DE202010018273U1

DE202010018273U1 - Hybride Saatkartoffelzüchtung

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Publication number: DE202010018273U1
Application number: DE201020018273
Authority: DE
Original assignee: AGVENTURE BV
Current assignee: AGVENTURE BV
Priority date: 2009-10-26
Filing date: 2010-10-26
Publication date: 2015-03-26
Anticipated expiration: 2020-10-27
Also published as: US10524436B2; CA2778779A1; CA2778779C; WO2011053135A2; US20200029520A1; EA201290178A1; ZA201203153B; US20120284852A1; IL219460A0; DK3536146T3; PL3536146T3; EP3536146A1; EA032461B1; CN102770017B; MX337427B; EP2493286A2; AU2010313913B2; EA032461B9; ES2923953T3; EP4215041A1

Abstract

Diploide, fertile, selbstkompatible und im Wesentlichen homozygote Kartoffellinie der Spezies Solanum tuberosum, umfassend Pflanzen mit einem durchschnittlichen Knollenertrag, ausgedrückt in Gramm Frischgewicht, von mindestens 200 Gramm pro Pflanze, erhältlich durch mehrere Generationen von Selbstbefruchtung und Rückkreuzung.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft das Gebiet der Landwirtschaft, insbesondere neue Pflanzen und Prozesse, um diese zu erhalten. Die Erfindung betrifft ebenfalls Schritte zur Verbesserung der genetischen Beschaffenheit von Nutzpflanzen und so erhaltene Pflanzen. Die Erfindung betrifft ferner Schritte zur Produktion hybrider Samen und so produzierte hybride Samen und Schritte zur Produktion von Saaten unter Verwendung der hybriden Samen der Erfindung.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Kartoffel (Solanum tuberosum L.) ist ein integraler Bestandteil des globalen Nahrungsmittelsystems. Sie ist weltweit die Nummer 1 der Nicht-Getreide-Nahrungsmittel, mit einer Rekordproduktion von 325 Tonnen im Jahr 2007.
Im Gegensatz zu anderen wichtigen Feldfrüchten werden Kartoffeln vegetativ von anderen Kartoffeln reproduziert. Deshalb wird ein Teil der Ernte jedes Jahres – zwischen 5 und 15 Prozent, je nach der Qualität der geernteten Knollen – zur Wiederverwendung in der nächsten Anbausaison beiseite gelegt. Die meisten Landwirte in Entwicklungsländern selektieren und lagern ihre eigenen Saatknollen. In Industrieländern kaufen Landwirte eher „zertifiziertes Saatgut”, das frei von Krankheiten ist, von dedizierten Lieferanten.
Saatkartoffeln sind schwieriger zu produzieren und zu liefern als Korn oder Keimgewebe. Ein Verhältnis Saatgut:Ernte von 1:20 für Kartoffeln gilt als gut, verglichen mit 1:400 für Mais oder 1:10.000 für Tomaten. Ein Hektar kann daher zwei Tonnen Saatgut erfordern, um den Ertrag erntefähiger Produkte zu maximieren, verglichen mit 18 kg für Mais. Um die Keimruhe zu brechen, sollten Saatkartoffeln mehrere Wochen lang gelagert werden, bevor sie gepflanzt werden können. Die richtigen Bedingungen während der Lagerung wie die Menge an Licht, die Temperatur und die Feuchtigkeit sind ausschlaggebend, um eine gute Qualität des „Saatguts” sicherzustellen.
Neben dem schlechten Saatgut: Ernte-Verhältnis locken Kartoffeln Schädlinge und Krankheiten an und transportieren diese. Dazu gehören (unter anderem) Braunfäule, Rüsselkäfer, Nematoden, Knollenmotten und Viren. Letztere werden im Feld durch Blattläuse übertragen und dann von Generation zu Generation im Saatgut weitervererbt. Eine solche Vireninfektion kann die Erträge um bis zu 20 Prozent verringern.
Saatkartoffeln sind wegen der großen Entfernungen zwischen den Hauptproduktionsgebieten von Saatgut und den wichtigsten Verbraucherproduktionsgebieten und dem relativen hohen Gewicht einzelner Saatkartoffelknollen mit hohen Transportkosten verbunden.
Um die wachsende Weltbevölkerung jetzt und in der Zukunft zu ernähren, muss die Kartoffelindustrie weiter wachsen, um den Bedürfnissen der Verbraucher gerecht zu werden. Ein erheblicher Aufwand an Forschung und Entwicklung richtet sich auf die Modernisierung von Anbau und Ernte von Feldern und die Verarbeitung von Kartoffeln sowie die Entwicklung wirtschaftlich vorteilhafter Kartoffelvarietäten. Durch Rassenkreuzung von Kartoffeln hoffen Forscher, Kartoffeln mit den wünschenswerten Eigenschaften einer guten Verarbeitung, sowohl für den Frischverbrauch als auch für industrielle Zwecke, hohem löslichen Feststoffanteil, hohem Ertrag, Resistenz gegen Krankheiten und Schädlinge und Anpassungsfähigkeit an verschiedene Anbaugebiete und -bedingungen zu erhalten.
Die Forschung, die zu Kartoffelvarietäten führt, welche die oben genannten vorteilhaften Eigenschaften kombinieren, ist weitgehend empirisch. Diese Forschung erfordert hohe Investitionen hinsichtlich Zeit, Arbeitskraft und Geld. Die Entwicklung eines Kartoffelkultivars kann bis zu acht Jahre oder mehr in Anspruch nehmen, gefolgt von mindestens fünf Jahren der Fortpflanzung, um ausreichende Mengen für kommerziellen Gebrauch zu erhalten. Die Zucht beginnt mit sorgfältiger Selektion überragender Eltern, um die wichtigsten Eigenschaften auf die Nachkommenschaft zu übertragen. Da alle erwünschten Merkmale normalerweise nicht in einem einzigen Nachkömmling auftreten, ist die Zucht ein fortwährender Prozess der Selektion der besten Rekombinanten, in denen die vorteilhaften Merkmale der Vorfahren kombiniert sind.
Die mühsame Aufgabe der Produktion einer neuen Kartoffelvarietät versteht man am besten, wenn man die Genetik der Kartoffel versteht. Die kommerzielle Kartoffel hat ein tetraploides Genom. Diploide Knollen sind in der Regel zu klein für bedeutende kommerzielle Anwendungen. Außerdem ist das tetraploide Genom extrem heterozygot und beinhaltet oft mehrere Allele pro Locus. Man nimmt an, dass Selbstinkompatibilität, die sich vorwiegend auf Diploidebene manifestiert, und Inzucht für die Aufrechterhaltung der in der Kartoffel angetroffenen hohen genetischen Vielfalt verantwortlich sind und dass die Überdominanz der heterozygoten Allelen (Heterose) in wuchskräftigen Pflanzen resultiert. In einem typischen Kartoffelabkömmling, erhalten von einer Kreuzung zwischen zwei nicht verwandten Elternlinien, können schädliche Allelen daher zu entweder einer verminderten Eignung im Fall von Homozygosität oder einer erhöhten Wuchskraft im Fall von Heterozygosität beitragen. Es ist klar, dass ein Züchter große Populationen benötigt, um die Möglichkeit zu erhöhen, Individuen zu finden, die sich durch eine relativ hohe Anzahl heterozygoter Loci und eine geringe Anzahl homozygoter Loci auszeichnen, während sie gleichzeitig vorteilhafte Kombinationen agronomisch wünschenswerter Merkmale aufweisen.
Die heutigen Kartoffelzuchtverfahren stützen sich auf kontrollierte Kreuzung von Elternklonen, die ihrerseits das Ergebnis einer umfassenden Vorzuchtentwicklung sind, in deren Rahmen unter anderem spezielle Verfahren wie Chromosomenverdopplung, Embryogewinnung und somatische Fusion angewendet werden, um die vorteilhaften Eigenschaften von beispielsweise wilden und primitiven Solanum-Spezies in diese Klone einzuführen. Das Elternmaterial, das nach einem phänotypischen Selektionsverfahren für die weitere Züchtung für geeignet befunden wird, wird dann miteinander gekreuzt, und die resultierenden nicht uniformen Hybridsamen werden in großer Anzahl in Gewächshäusern ausgesät. Von Zehntausenden individueller F1-Keimlinge werden Knollen geerntet und für den Anbau im folgenden Jahr zurückbehalten. Im nächsten Jahr wird eine einzelne „Saat”-Knolle von jedem resultierenden Keimling im Feld angepflanzt. Extreme Vorsicht ist geboten, um die Einführung von Viren und Krankheiten zu vermeiden, weil das Material nur klonal (vegetativ) expandiert ist, bevor es Jahre später an einzelne Kunden verkauft wird. Nach dem zweiten Jahr werden Proben von Knollen für Dichtemessungen und erste Bratversuche genommen, um die Eignung der Knollen für kommerziellen Gebrauch zu ermitteln. Eine Vielzahl von Knollen von Pflanzen, die das Selektionsverfahren bis zu diesem Punkt überlebt haben, wird dann im dritten Jahr für eine umfassendere Reihe von Bratversuchen und Dichtebestimmungen angepflanzt. Im Stadium des vierten Entwicklungsjahres wird eine abnehmende Anzahl überlebender Selektionen in immer größeren Zahlen angebaut, und Pflanzen davon werden Feldversuchen in mehreren Stadien der Entwicklung unterzogen, um deren Anpassungsfähigkeit an verschiedene Anbaubedingungen zu ermitteln. Schließlich werden die Varietäten mit überragenden agronomischen Eigenschaften an andere Landwirtschaftsbetriebe übertragen, und das „Saatgut” (in Form von Knollen) wird auf kommerziellen Maßstab erhöht. Da eine „Saatgut”-Knolle zwischen 6 und 20 geerntete Knollen erzeugen kann, dauert dieser Verbreitungsprozess möglicherweise Jahre, bevor genügend „Saatgut” produziert wird. Bis dahin wurden acht oder mehr Jahre in Anbau, Ernte und Versuche investiert, um zu versuchen, einen neuen und verbesserten Kartoffelkultivar zu entwickeln.
Um Inzuchtdepression zu vermindern, kann ein Züchter neue Gene von einem genetisch weiter entfernten Elternteil einführen, wie beispielsweise von einer wilden und primitiven Spezies mit Ploiditätsniveaus, die von diploid bis hexaploid reichen. Aber wenn zwei genetisch nicht verwandte Kartoffelpflanzen gekreuzt werden, kann das Niveau an Heterozygosität erhöht werden, aber gleichzeitig werden auch abträglichere Gene eingeführt. Infolgedessen wird ein Züchter normalerweise zusätzliche Kreuzungen mit kommerziellerem Keimplasma vornehmen, um die Population im Hinblick auf vorteilhafte Allele zu bereichern. Insgesamt kann ein solches vielfaches Kreuzzuchtprogramm Dutzende von Jahren beanspruchen, da die Selektion der vorteilhaften Genotypen in jeder Generation bereits fünf Jahre dauern kann. Deshalb ist die Kartoffelzucht derzeit ein vorwiegend empirisches Unterfangen, gekennzeichnet durch systematisches Ausprobieren.
Kartoffeln und ihre verwandten wilden Spezies (knollentragende Solanum-Spezies) sind meistens Kreuzungszüchtungen, weil die Selbstbefruchtung durch ein gametophytisches Selbstinkompatibilitätssystem behindert wird. Selbstinkompatibilität (SI) ist ein allgemeiner Name für mehrere genetische Mechanismen in Angiospermen, die Selbstbefruchtung und Inzucht verhindern. In Pflanzen mit SI, wenn ein in einer Pflanze produziertes Pollenkorn ein Stigma derselben Pflanze oder einer anderen Pflanze mit einem ähnlichen Gentyp erreicht, wird der Vorgang der Kornkeimung, des Pollenwachstums, der Eizellenbefruchtung und der Embryo-Entwicklung in einem ihrer Stadien angehalten, und folglich werden keine Samen produziert. Selbstinkompatibilität wird in tetraploiden Kartoffeln nicht angetroffen.
Die Bereitstellung solcher selbstkompatibler Klone kann die Erzeugung selbstbefruchteter Nachkömmlinge der Kartoffel und daher die Produktion von (in hohem Maß) homozygoten Kartoffellinien erleichtern. Dies könnte eine gute Möglichkeit für die Entwicklung homozygoter Elitezuchtlinien bei der Kartoffel bereitstellen. Aber bis heute war die Entwicklung homozygoter Elitelinien mit genetisch fixierten agronomisch wünschenswerten Merkmalen, welche die Produktion genetisch uniformer Hybridkartoffelsamen ermöglichen würde, erfolglos.
Die Bereitstellung homozygoter Elitelinien wird durch unbekannte Ursachen behindert. Selbstbefruchtung (engl. Selfing) eines gelegentlich angetroffenen selbstkompatiblen Klons resultiert in einer langsameren Abnahme der Heterozygosität als theoretisch erwartet. Die langsamere Abnahme der Heterozygosität kann das Ergebnis unbeabsichtigter aber unvermeidlicher Selektion während der Selbstbefruchtung heterozygoter Pflanzen in dem Abkömmling, der mehr Wuchskraft, Fertilität und Samenkeimung aufweist, sein. Man nimmt an, dass infolge der verminderten Heterozygosität durch Selbstbefruchtung auch die Fertilität und die Wuchskraft abnehmen und die Pflanzen schwach und völlig steril werden können. Die Situation wird vielleicht noch verschlimmert durch die Einrichtung homozygoter Konfigurationen rezessiver abträglicher Gene. Das Phänomen, das allgemein auch als Inzuchtdepression bezeichnet wird, hat die Entwicklung homozygoter Kartoffellinien und folglich die Produktion von uniformem hybridem Kartoffelsamen erheblich beeinträchtigt.
Es besteht ein großes Vorurteil gegen die Produktion homozygoter Zuchtlinien bei der Kartoffel wegen Inzuchtdepression. Uijtewal et al. (Euphytica 36 (1987) 745–753) wies daraufhin, dass aufgrund der Sterilitätsprobleme homozygote Kartoffelklone für die praktische Zucht von geringer Bedeutung sein würden. Die Entwicklung homozygoter Inzuchtlinien bei der Kartoffel wurde in Betracht gezogen aber unmöglich gemacht (Umaerus, 1987, Proceeding of the 10th Triennial Conference of the European Association of Potato Research, Aalborg, Dänemark, Seiten 72–103, wie zitiert in Almekinders et al. 2009 Potato Research (52:275–293). Wege welche die Verdopplung von Haploiden erwogen galten lange als vielversprechend. Aber bis zum heutigen Tag ist herrscht allgemein die Meinung vor, dass Inzuchtdepression in diploiden Kartoffeln zu stark ist, um je in wuchskräftigen homozygoten Pflanzen zu resultieren.
Birhman und Hosaka (Genome 43: 495–502 (2000) haben die Möglichkeit vorgeschlagen, das von S. chacoense abgeleitete Sli-Gen für die Entwicklung von TPS (true potato seed)-Linien und Heterose-Züchtung der Kartoffel zu nutzen. Aber bis heute wurden keine homozygoten Linien mit guten agronomischen Merkmalen wie guter Knollenertrag aus dieser Forschungslinie gemeldet. Vielmehr weisen die Homozygoten, die je produziert wurden, keinerlei agronomisch relevanten Knollenertrag auf.
Im Jahr 2010 empfahl Rommens (Genetic modification of Plants, Kempen & Jung, eds, In: Biotechnology in Agriculture and Forestry 64(1):61–77 (2010)) den Weg der genetischen Transformation aufgrund der Tatsache, dass die Bemühungen, den Ertrag und die Qualität dieses Anbaus zu verbessern, durch Inzuchtdepression behindert werden.
Kurz, die Produktion von TPS-Kartoffellinien gilt als unmöglich. Deshalb kommt die Kartoffelzucht nicht an den traditionellen Systemen der Kreuzung tetraploider Heterozygoten nicht vorbei. Es wird also als eine enorme Herausforderung erachtet, verschiedene Nutzungsmerkmale (im Hinblick auf Frisch- und Verarbeitungsnutzung), Resistenz gegen Krankheitserreger und Schädlinge und zahlreiche andere relevante agronomische Merkmale mit Verbesserungen des Ertrags in einem kommerziell akzeptablen Kultivar zu kombinieren (Douches et al. 1999, Crop Science 36(6):1544–1552).
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, Mittel und Schritte für die Produktion von Elite-Zuchtlinien der Kartoffel und für die Produktion von uniformen hybriden Kartoffelsamen bereitzustellen, von denen Pflanzen herangezogen werden können, die sich durch einen agronomisch relevanten Knollenertrag auszeichnen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die gegenwärtigen Erfinder haben versucht, homozygote Elternzuchtlinien für generative Fortpflanzung von Kartoffeln auf verschiedenen Wegen zu bewerkstelligen, von denen keiner erfolgreich war. Diese erfolglosen Wege umfassten Androgenese, Gynogenese, Verdopplung von Haploiden und fortgesetzte Selbstbefruchtung. Nur durch wiederholte Selbstbefruchtung einer selbstkompatiblen Pflanze umfassend das von S. Chacoense abgeleitete Sli-Gen und dessen Verwendung ist es den Erfindern gelungen, das Produkt der vorliegenden Erfindung zu erhalten. Die vorliegende Erfindung stellt nun in einem ersten Aspekt eine diploide, fertile, selbstkompatible und im Wesentlichen homozygote Kartoffellinie bereit, die Pflanzen mit einem durchschnittlichen Knollenertrag, ausgedrückt in Gramm Frischgewicht, von mindestens 200 Gramm pro Jahr umfasst. Pflanzen mit einem durchschnittlichen Knollenertrag, ausgedrückt in Gramm Frischgewicht, von mindestens 200 Gramm pro Pflanze werden im Allgemeinen hier auch als wuchskräftig bezeichnet.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Linie zusätzlich zu dem Knollenertrag mindestens ein, bevorzugter mindestens 2, 3, 4, 5 oder 6 (zusätzliche) agronomisch wünschenswerte Merkmale. Bevorzugt sind die agronomisch wünschenswerten Merkmale ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Insektentoleranz, Nematodenresistenz, Krankheitsresistenz (einschließlich aber nicht beschränkt auf Resistenz gegen Schorf, verursacht durch Streptomyces spp, Mehltau, Rhizoctonia, Silberschorf, Phytophthora infestans), Herbizidtoleranz, Kältetoleranz, Dürretoleranz, Nässetoleranz, Toleranz gegen Trocken- und Nassfäule, Salinitätstoleranz und Frostsüßeresistenz.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Kartoffellinie der Erfindung erreichen Pflanzen der Linie, wenn voll entwickelt, ein durchschnittliches Frischgewicht von Blattwerk und Sprossen von mindestens 500 Gramm pro Pflanze. Pflanzen, die ein durchschnittliches Frischgewicht von Blattwerk und Sprossen von mindestens 500 Gramm pro Pflanze erreichen, werden hier generell auch als wuchskräftig bezeichnet.
In einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Pflanze einer Linie nach der Erfindung wie oben beschrieben bereit. Bevorzugt ist die Pflanze diploid, fertil, selbstkompatibel und im Wesentlichen homozygot und hat einen durchschnittlichen Knollenertrag, ausgedrückt in Gramm Frischgewicht, von mindestens 200 Gramm pro Pflanze.
In einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung einen Samen einer Pflanze wie oben beschrieben bereit. Der Samen kann homozygot sein (d. h., einen selbstbefruchteten Samen darstellen), kann aber auch für die Allelen mit verschiedenen Elternteilen heterozygot sein. In einer Ausführungsform ist der Samen bevorzugt ein uniformuniformer hybrider Kartoffelsamen. Solche uniformen hybriden Kartoffelsamen sind das Ergebnis einer Kreuzung zwischen zwei homozygoten, selbstkompatiblen, fertilen und wuchskräftigen Pflanzen einer Linie nach der Erfindung wie oben beschrieben, bevorzugt von zwei verschiedenen Linien, wobei die Linien mindestens 20% kontrastierende homozygote Loci aufweisen, bestimmbar durch molekulare Markeranalyse.
In einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung Schritte zur Produktion einer diploiden, fertilen, selbstkompatiblen und im Wesentlichen homozygoten Kartoffellinie bereit, umfassend Pflanzen mit einem durchschnittlichen Knollenertrag, ausgedrückt in Gramm Frischgewicht, von mindestens 200 Gramm pro Pflanze, umfassend:

(a) das Bereitstellen einer ersten Kartoffellinie, wobei die erste Kartoffelpflanze eine Pflanze einer ersten diploiden, selbstkompatiblen und im Wesentlichen homozygoten Kartoffellinie ist;
(b) das Bereitstellen einer zweiten Kartoffellinie, wobei die zweite Kartoffelpflanze eine Pflanze einer diploiden oder tetraploiden Kartoffellinie ist, die ein beliebiges Niveau an Homozygosität aufweisen kann, wobei die Linie der zweiten Kartoffelpflanze Pflanzen mit einem durchschnittlichen Knollenertrag, ausgedrückt in Gramm Frischgewicht, von mindestens 200 Gramm pro Pflanze umfasst;
(c) die Fremdbestäubung der ersten und zweiten Kartoffelpflanze, um Samen bereitzustellen, und das Sammeln der Samen, um so eine Nachkommengeneration in Form eines hybriden Nachkommensamens bereitzustellen;
(d) das Anbauen des hybriden Nachkommensamens zu einer Population einer hybriden Nachkommenkartoffelpflanze und das Selektieren aus der Population von Pflanzen, die Knollen mit einem Ertrag, ausgedrückt in Gramm Frischgewicht, von mindestens 200 Gramm pro Pflanze produzieren, und
(e) Selbstbefruchtung der hybriden Nachkommenkartoffelpflanze oder Rückkreuzung der hybriden Nachkommenkartoffelpflanze zu einer Kartoffelpflanze der Linie der ersten Kartoffelpflanze über 1 bis 8 Selbstbefruchtungen oder Rückkreuzungen, um so eine diploide, selbstkompatible und im Wesentlichen homozygote Kartoffelzuchtlinie bereitzustellen, die Pflanzen mit einem durchschnittlichen Knollenertrag, ausgedrückt in Gramm Frischgewicht, von mindestens 200 Gramm pro Pflanze umfasst.

Eine erste hier beschriebene Kartoffelpflanze ist bevorzugt eine Pflanze einer ersten diploiden, selbstkompatiblen und im Wesentlichen homozygoten Kartoffellinie, wobei die Selbstkompatibilität bedingt ist durch die Anwesenheit eines dominanten Allels eines S-Locus (Selbstinkompatibilität-Locus) Inhibitorgens (Sli), das nicht-allel zum S-Locus ist, wie beschrieben in Hosaka und Hannemann 1998 Euphytica, 99:191–197.
Die obigen Schritte, wenn durchgeführt in einem ausreichend großen Umfang (mindestens mehr als 10.000 Pflanzen) und unter Verwendung einer geeigneten zweiten Kartoffelpflanze, die bevorzugt ein diploider Kartoffelklon, der im Wesentlichen nicht homozygot ist, ist, wobei die Linie der zweiten Kartoffelpflanze Pflanzen umfasst mit einem durchschnittlichen Knollenertrag, ausgedrückt in Gramm Frischgewicht, von mindestens 200 Gramm pro Pflanze, bevorzugt eine Linie wie IVPAA-096-18 (D2), wie beschrieben in den Beispielen hier, resultiert in der Produktion einer im Wesentlichen homozygoten, fertilen, wuchskräftigen und selbstkompatiblen Zuchtlinie, wobei die Wuchskraft insbesondere durch einen durchschnittlichen Knollenertrag, ausgedrückt in Frischgewicht, von mindestens 200 Gramm pro Pflanze repräsentiert wird. Die Bereitstellung einer solchen Zuchtlinie ist ein entscheidender Schritt in der Bereitstellung von genetisch homozygotem TPS (true potato seed).
Die erste und zweite Zuchtlinie können anschließend für die Produktion von TPS verwendet werden, wenn die erste und die zweite Zuchtlinie agronomisch wünschenswerte Eigenschaften aufweisen, gute allgemeine Kombinationsfähigkeiten haben und bevorzugt mindestens 20% kontrastierende homozygote Loci, bestimmbar durch molekulare Markeranalyse, haben.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Schritte zur Produktion einer diploiden, fertilen, selbstkompatiblen und im Wesentlichen homozygoten Kartoffellinie nach der Erfindung, werden die Schritte a–e wiederholt, wobei Schritt b die Bereitstellung einer dritten (oder weiteren) Kartoffelpflanze umfasst, wobei die dritte Kartoffelpflanze eine Pflanze einer diploiden oder tetraploiden Kartoffellinie ist, die ein beliebiges Niveau an Homozygosität aufweisen kann, wobei die dritte Kartoffelpflanze ein Donor für ein zusätzliches agronomisch wünschenswertes Merkmal ist. Bevorzugt ist das Merkmal ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Insektentoleranz, Nematodenresistenz, Krankheitsresistenz (einschließlich aber nicht beschränkt auf Resistenz gegen Schorf, verursacht durch Streptomyces spp, Mehltau, Rhizoctonia, Silberschorf, Phytophthora infestans), Herbizidtoleranz, Kältetoleranz, Dürretoleranz, Nässetoleranz, Toleranz gegen Trocken- und Nassfäule, Salinitätstoleranz und Frostsüßeresistenz)., oder ein anderes agronomisch vorteilhaftes Merkmal oder eine wünschenswerte Eigenschaft, wie hier definiert.
Die zweite und dritte Kartoffelpflanze wie oben beschrieben können vorteilhaft ein diploider Kartoffelklon sein, ausgewählt aus den Pflanzen D1–D21, aufgeführt in Tabelle 6 von Beispiel 3 unten. Der Fachmann wird verstehen, dass auch andere diploide Kartoffelklone verwendet werden können. Äußerst bevorzugt ist die Verwendung eines Kartoffelklons IVPAA-096-18 (D2), der verfügbar ist vom Laboratory of Plant Breeding (IVP) (Dr. Ir Ronald B. C. Hutten), Universität Wageningen, Droevendaalsesteeg 1, 6708 PB Wageningen, Niederlande).
Richtige (kommerzielle) Klone tetraploider Kultivare werden bereitgestellt durch die European Cultivated Potato Database (ECPD) auf http://www.europotato.org/öenu.php und/oder der Potato Pedigree Database der Expertengruppe Plant Breeding (eine Kooperation zwischen dem Laboratory of Plant Breeding von Wageningen UR, Niederlande) und dem Geschäftsbereich Biodiversität und Zucht von Plant Research International (PRI), Wageningen, Niederlande auf http://www.plantbreeding.wur.nl/potatopedigree/.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist die erste Kartoffelpflanze eine Pflanze der Kartoffellinie NCIMB 41663, NCIMB 41664, NCIMB 41665 oder NCIMB 41765, wobei repräsentative Samen der Linie bei NCIMB, Aberdeen, Schottland, hinterlegt wurden.
In noch einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Kartoffelpflanze eine Pflanze einer zweiten diploiden, fertilen, selbstkompatiblen und im Wesentlichen homozygoten Kartoffellinie.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Kartoffelpflanze eine Pflanze einer zweiten diploiden, fertilen, selbstinkompatiblen Kartoffellinie.
Die Schritte zur Bereitstellung einer diploiden Kartoffelzuchtlinie kann ferner die Schritte umfassen, in denen der Zuchtwert der diploiden Kartoffelzuchtlinie durch gegenseitige Kreuzung, Selbstbefruchtung und Rückkreuzung bei kontinuierlicher Selektion im Hinblick auf agronomisch wünschenswerte Merkmale verbessert wird. Experimentelle Kreuzungen erfolgen zur Beurteilung der allgemeinen Kombinationsfähigkeiten (gegenseitige Kreuzbarkeit).
In einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine diploide Kartoffelzuchtlinie bereit, bevorzugter eine Elitelinie, erhältlich durch die Schritte der vorliegenden Erfindung wie oben beschrieben.
In einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung einen hybriden Kartoffelsamen bereit, erhältlich durch Kreuzung von Pflanzen einer ersten und zweiten diploiden Kartoffelzuchtlinie nach der vorliegenden Erfindung wie oben beschrieben, wobei die Pflanzen der ersten und zweiten diploiden Kartoffelzuchtlinie mindestens 20% kontrastierende homozygote Loci, bestimmbar durch molekulare Markeranalyse, aufweisen.
In einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung Schritte zur Produktion eines uniformen hybriden Kartoffelsamens bereit, umfassend:

(a) das Bereitstellen einer ersten Kartoffelpflanze, wobei die erste Kartoffelpflanze eine Pflanze einer ersten diploiden, fertilen, selbstkompatiblen und im Wesentlichen homozygoten Kartoffellinie ist,
(b) das Bereitstellen einer zweiten Kartoffelpflanze, wobei die zweite Kartoffelpflanze eine Pflanze einer zweiten diploiden, fertilen und im Wesentlichen homozygoten Kartoffellinie ist, wobei die erste und zweite Pflanze mindestens 20% kontrastierende homozygote Loci, bestimmbar durch molekulare Markeranalyse, umfassen, und
(c) die Fremdbestäubung der ersten und zweiten Kartoffelpflanze und das Ermöglichen, dass die Elternpflanzen Beeren mit Samen produzieren, und das Sammeln der Samen von den Beeren, um eine Nachkommengeneration in Form eines hybriden Nachkommensamens bereitzustellen.

In einer bevorzugten Ausführungsform von Schritten zur Produktion von hybridem Samen sind die erste und zweite Kartoffelpflanze von Kartoffellinien, umfassend Pflanzen mit einem durchschnittlichen Knollenertrag, ausgedrückt in Gramm Frischgewicht, von mindestens 200 Gramm pro Pflanze, bevorzugt wobei die erste und zweite Kartoffelpflanze Pflanzen mit einem Knollenertrag von mindestens 200 Gramm Frischgewicht pro Pflanze sind.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Schritte zur Produktion von hybridem Samen umfasst mindestens eine der ersten und zweiten Kartoffelpflanzen mindestens ein agronomisch wünschenswertes Merkmal, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Insektentoleranz, Nematodenresistenz, Krankheitsresistenz (einschließlich aber nicht beschränkt auf Resistenz gegen Schorf, verursacht durch Streptomyces spp, Mehltau, Rhizoctonia, Silberschorf, Phytophthora infestans), Herbizidtoleranz, Kältetoleranz, Dürretoleranz, Nässetoleranz, Toleranz gegen Trocken- und Nassfäule, Salinitätstoleranz und Frostsüßeresistenz.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform von Schritten zur Produktion von hybridem Samen nach der vorliegenden Erfindung ist die erste Kartoffellinie eine diploide, selbstkompatible und im Wesentlichen homozygote Nachkommenkartoffelpflanze, umfassend das Sli-Gen, bevorzugt wobei die erste Kartoffelpflanze eine Pflanze der Kartoffellinien NCIMB 41663, NCIMB 41664, NCIMB 41665 oder NCIMB 41765, wobei repräsentative Samen der Linien bei NCIMB, Aberdeen, Schottland, hinterlegt wurden, oder eine diploide, selbstkompatible und im Wesentlichen homozygote Nachkommenkartoffelpflanze davon ist.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform von Schritten zur Produktion von hybridem Samen nach der vorliegenden Erfindung ist die zweite Kartoffelpflanze eine Pflanze einer zweiten diploiden, selbstkompatiblen und im Wesentlichen homozygoten Kartoffellinie, bevorzugt umfassend mindestens zwei agronomisch wünschenswerte Merkmale, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Insektentoleranz, Nematodenresistenz, Krankheitsresistenz (einschließlich aber nicht beschränkt auf Resistenz gegen Schorf, verursacht durch Streptomyces spp, Mehltau, Rhizoctonia, Silberschorf, Phytophthora infestans), Herbizidtoleranz, Kältetoleranz, Dürretoleranz, Nässetoleranz, Toleranz gegen Trocken- und Nassfäule, Salinitätstoleranz und Frostsüßeresistenz.
In einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung einen Samen der Kartoffellinien NCIMB 41663, NCIMB 41664, NCIMB 41665 oder NCIMB 41765 bereit, wobei repräsentative Samen der Linie bei NCIM, Aberdeen, Schottland, hinterlegt wurden.
In einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung einen Samen bereit, produziert durch das Verfahren zur Produktion eines hybriden Kartoffelsamens, wie hier offenbart.
In einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine hybride Kartoffelpflanze oder einen Teil davon bereit, produziert durch Anbau des Samens der vorliegenden Erfindung.
In einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung Pollen oder eine Eizelle der hybriden Kartoffelpflanze oder einen Teil davon der vorliegenden Erfindung bereit.
In einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Knolle von der hybriden Kartoffelpflanze der vorliegenden Erfindung bereit.
In einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Kartoffelpflanze mit allen physiologischen und morphologischen Eigenschaften der hybriden Kartoffelpflanze, produziert durch Anbau des Samens der vorliegenden Erfindung, bereit.
In einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Gewebekultur der hybriden Kartoffelpflanzen der vorliegenden Erfindung bereit.
In einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine von der Gewebekultur der vorliegenden Erfindung regenerierte Kartoffelpflanze bereit, wobei die regenerierte Kartoffelpflanze all physiologischen und morphologischen Eigenschaften der hybriden Kartoffelpflanze, produziert durch Anbau des Samens der vorliegenden Erfindung, aufweist.
In einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung Schritte zur Herstellung eines hybriden Kartoffelsamens bereit, wobei die Schritte das Kreuzen einer ersten Kartoffelpflanze mit einer zweiten Kartoffelpflanze und Ernten des resultierenden Kartoffelsamens umfassen, wobei die erste und/oder zweite Kartoffelpflanze eine diploide, fertile, selbstkompatible und im Wesentlichen homozygote Pflanze nach der vorliegenden Erfindung mit einem durchschnittlichen Knollenertrag, ausgedrückt in Gramm Frischgewicht, von mindestens 200 Gramm pro Pflanze hat.
In einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung Schritte zur Produktion einer hybriden Kartoffelpflanze bereit, wobei die Schritte das Produzieren eines Samens nach Schritten der vorliegenden Erfindung und Anbauen des Samens zu einer Kartoffelpflanze umfassen.
In einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Kartoffelpflanze, produziert nach den Schritten der Erfindung, oder eine Knolle davon bereit.
In einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung einen Satz von Schritten von mindestens 4 miteinander kreuzbaren homozygoten diploiden, fertilen, selbstkompatiblen und im Wesentlichen homozygoten Kartoffellinien bereit, umfassend Pflanzen mit einem durchschnittlichen Knollenertrag, ausgedrückt in Gramm Frischgewicht, von mindestens 200 Gramm pro Pflanze nach der vorliegenden Erfindung bereit, wobei jede der Linie sich von einer anderen Linie dadurch unterscheidet, dass sie mindestens 20% kontrastierende homozygote Loci, bestimmbar durch molekulare genetische Markeranalyse, aufweist.
Die Erfindung stellt außerdem als eine Ausführungsform von Schritten der Erfindung wie oben beschrieben Schritte bereit, die folgende Schritte umfassen:

(a) Bereitstellen einer ersten Kartoffelpflanze, wobei die erste Kartoffelpflanze eine Pflanze einer ersten diploiden, selbstkompatiblen und im Wesentlichen homozygoten Kartoffellinie ist, die Chromosomen mit Allelen für agronomisch wünschenswerte Merkmale trägt, die in Nachkommengenerationen ausgedrückt werden sollen,
(b) Bereitstellen einer zweiten Kartoffelpflanze, wobei die zweite Kartoffelpflanze eine Pflanze einer zweiten diploiden, selbstkompatiblen und im Wesentlichen homozygoten Kartoffellinie ist, die Chromosomen mit Allelen für agronomisch wünschenswerte Merkmale trägt, die in Nachkommengenerationen ausgedrückt werden sollen und die sich von den Merkmalen in der ersten Pflanze unterscheiden können, und
(c) Fremdbestäubung der ersten und zweiten Kartoffelpflanze, sodass eine der Kartoffelpflanzen Beeren mit Samen produziert, und Sammeln der Samen von den Beeren, um eine Nachkommengeneration in Form eines hybriden Nachkommensamens bereitzustellen, der Kombinationen von Chromosomen mit den Allelen trägt.

So kann in einer alternativen Ausführungsform die Pflanze der ersten Kartoffellinie Chromosomen mit Allelen für agronomisch wünschenswerte Merkmale tragen, die in Nachkommengenerationen ausgedrückt werden sollen, in welchem Fall das agronomisch wünschenswerte Merkmal in der Pflanze der zweiten Kartoffellinie sich von den Merkmalen in der ersten Kartoffelpflanze unterscheiden kann.
In einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Produktion einer Kartoffelpflanze bereit, die gegen Herbizide, Nematoden, Insekten und/oder Krankheiten resistent ist, wobei die Schritte die Produktion eines Samens nach den Schritten der oben beschriebenen Erfindung durch Kreuzung von Elternlinien, die gegen Herbizide, Nematoden, Insekten und/oder Krankheiten resistent sind, und das Anbauen des Samens zu einer Kartoffelpflanze bereit.
In einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine nach den Schritten der Erfindung wie oben beschrieben produzierten Kartoffelpflanze bereit, die gegen Herbizide, Nematoden, Insekten und/oder Krankheiten resistent ist.
In noch einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung Schritte zur Vermeidung der Übertragung von Virusinfektionen zwischen Kartoffelgenerationen bereit, umfassend:

(a) Bereitstellen einer ersten Kartoffelpflanze, wobei die erste Kartoffelpflanze eine Pflanze einer ersten diploiden, selbstkompatiblen und im Wesentlichen homozygoten Kartoffellinie ist,
(b) Bereitstellen einer zweiten Kartoffelpflanze, wobei die zweite Kartoffelpflanze eine Pflanze einer Kartoffellinie ist, die ein beliebiges Niveau an Ploidität und/oder ein beliebiges Niveau an Homozygosität aufweisen kann, wobei die zweite Kartoffelpflanze ein Chromosom mit einem Allel für ein agronomisch wünschenswertes Merkmal trägt, das in einer Nachkommengeneration ausgedrückt werden soll;
(c) Fremdbestäubung der ersten und zweiten Kartoffelpflanze, sodass eine der Elternpflanzen Beeren mit Samen produziert, und das Sammeln der Samen von den Beeren, um eine Nachkommengeneration in Form eines hybriden Nachkommensamens, der ein Chromosom mit dem Allel trägt, bereitzustellen;
(d) Anbauen des hybriden Nachkommensamens zu einer hybriden Nachkommenkartoffelpflanze, die das Chromosom mit dem Allel trägt, und
(e1) Ernten von Knollen von der hybriden Nachkommenkartoffelpflanze, um Knollen, die das Merkmal ausdrücken, bereitzustellen, oder
(e2) Selbstbefruchtung der hybriden Nachkommenkartoffelpflanze oder Rückkreuzung der hybriden Nachkommenkartoffelpflanze zu einer Kartoffelpflanze der Linie der ersten Kartoffelpflanze, um dadurch weitere Nachkommenpflanzen bereitzustellen, die ein Chromosom mit dem Allel tragen, und wobei die Nachkommenpflanzen im Anschluss an jeden Rückkreuzungs- oder Selbstbefruchtungsschritt zunehmend homozygot sind.

In einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine diploide, fertile, selbstkompatible und im Wesentlichen homozygote Kartoffellinie bereit, umfassend Pflanzen mit einem durchschnittlichen Knollenertrag, ausgedrückt in Gramm Frischgewicht, von mindestens 200 Gramm pro Pflanze, wobei die Pflanzen erhältlich sind durch:

(a) Bereitstellen einer ersten Kartoffelpflanze, wobei die erste Kartoffelpflanze eine Pflanze einer ersten diploiden, fertilen, selbstkompatiblen und im Wesentlichen homozygoten Kartoffellinie ist,
(b) Bereitstellen einer zweiten Kartoffelpflanze, wobei die zweite Kartoffelpflanze eine Pflanze einer diploiden Kartoffellinie mit einem durchschnittlichen Knollenertrag, ausgedrückt in Gramm Frischgewicht, von mindestens 200 Gramm pro Pflanze ist,
(c) Fremdbestäubung der ersten und zweiten Kartoffelpflanze und Ermöglichen, dass eine der Elternpflanzen Beeren mit Samen produziert, und Sammeln der Samen von den Beeren, um eine Nachkommengeneration in Form eines hybriden Nachkommensamens bereitzustellen,
(d) Anbauen des hybriden Nachkommensamens zu einer hybriden Nachkommenkartoffelpflanze,
(e) Rückkreuzung der hybriden Nachkommenkartoffelpflanze zu einer Kartoffelpflanze der Linie der ersten Kartoffelpflanze und Selektion einer Pflanze von den so erzeugten Nachkommenpflanzen, die diploid, selbstkompatibel und wuchskräftig ist, indem sie Knollen mit einem Ertrag, ausgedrückt in Gramm Frischgewicht, von mindestens 200 Gramm pro Pflanze produziert, und
(f) Selbstbefruchtung der diploiden, selbstkompatiblen und wuchskräftigen Pflanze während 1 bis 8 Generationen bei gleichzeitiger Selektion im Hinblick auf Selbstkompatibilität und Wuchskraft wie in (e) definiert.

In einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung einen hybriden Kartoffelsamen bereit, der bei Aussaat eine diploide, fertile, selbstkompatible und im Wesentlichen heterozygote Kartoffelpflanze mit einem durchschnittlichen Knollenertrag, ausgedrückt in Gramm Frischgewicht, von mindestens 200 Gramm pro Pflanze produziert, wobei die Pflanze erhältlich ist durch:

(a) Bereitstellen einer ersten diploiden, fertilen, selbstkompatiblen und im Wesentlichen homozygoten Kartoffellinie, umfassend Pflanzen mit einem durchschnittlichen Knollenertrag, ausgedrückt in Gramm Frischgewicht, von mindestens 200 Gramm pro Pflanze,
(b) Bereitstellen einer zweiten diploiden, fertilen, selbstkompatiblen und im Wesentlichen homozygoten Kartoffellinie, umfassend Pflanzen mit einem durchschnittlichen Knollenertrag, ausgedrückt in Gramm Frischgewicht, von mindestens 200 Gramm pro Pflanze, wobei die erste und zweite Pflanze mindestens 20% kontrastierende homozygote Loci, bestimmbar durch molekulare Markeranalyse, enthalten, und
(c) Fremdbestäubung der ersten und zweiten Kartoffelpflanze und Ermöglichen, dass mindestens eine der Elternpflanzen Beeren mit Samen produziert, und Sammeln der Samen von den Beeren, um eine Nachkommengeneration in Form eines hybriden Nachkommensamens bereitzustellen.

Die Schritte des Selektierens oder Bereitstellens von Pflanzen, die homozygot sind, oder der Schritt des Selektierens oder Bereitstellens von Pflanzen mit mindestens 20% kontrastierenden Loci, wie oben definiert, können durch Marker unterstützte Selektion unter Verwendung der molekularen genetischen Marker, wie hier definiert, umfassen.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
zeigt eine schematische Darstellung eines Entwicklungsschemas für die Entwicklung hybrider Kartoffelkultivare unter Verwendung der Schritte und Pflanzen der vorliegenden Erfindung, wobei die verschiedenen Schritte zum Erhalten von verschiedenen kommerziellen Kartoffelhybriden angegeben sind:

0, Kartoffelkeimgewebe: Der Ursprung umfasst im Prinzip alle Kartoffel-Genotypen innerhalb der kultivierten Kartoffelspezies (Solanum tuberosum) und verwandte kreuzbare Spezies;
1, Selbstkompatible diploide Kartoffel: Kultivierte Kartoffel (Solanum tuberosum) ist normalerweise selbstinkompatibel. Selbstkompatibilität wird von verwandten Spezies eingeführt (siehe zum Beispiel Hermsen, J. G. Th. 1978, Euphytica 27, 1–11);
2, Homozygote, fertile, selbstkompatible, diploide Kartoffel: Homozygote Diploide sind erhältlich durch Verdopplung von Haploiden (Uijtewaal et al., 1987, Theor. Appl. Genet. 73, 751–78) durch eine andere Kultur (Jacobsen und Sopory, 1977, Theor. Appl. Genet. 52, 119–123), durch Samenanlagenkultur oder durch wiederholte Selbstbefruchtung (Phumichai & Hosaka, 2006, Euphytica 149, 251–258). Das Beispiel von Letzterem wird hierin veranschaulicht;
3, Wuchskräftige fertile, homozygote, selbstkompatible, diploide Kartoffel: Die Wuchskraft wird durch Kreuzung mit anderen diploiden Kartoffeln, Selbstbefruchtung und Rückkreuzung bei gleichzeitiger Selektion auf höhere Wuchskraft verbessert;
4, Diploide Kartoffelzuchtlinien: Agronomisch wünschenswerte Merkmale werden durch Kreuzung mit anderen diploiden Kartoffeln und Rückkreuzung bei gleichzeitiger Selektion auf diese Merkmale verbessert;
5, Diploide Elite-Kartoffelzuchtlinien: Der Zuchtwert wird durch gegenseitige Kreuzung, Selbstbefruchtung und Rückkreuzung bei gleichzeitiger Selektion auf agronomisch wünschenswerte Merkmale weiter verbessert. Experimentelle Kreuzungen erfolgen zur Beurteilung allgemeiner Kombinationsfähigkeiten;
6, Hybride Kartoffelkultivare: Gut kombinierende Zuchtlinien werden gekreuzt. Die erhaltenen Samen sind hybride TPS, die uniform sind.

zeigt eine schematische Darstellung der Stammbäume der Populationen, Ablagerungen und Pflanzen, wie in den Beispielen beschrieben, beginnend von einer Kreuzung zwischen einer diploiden, im Wesentlichen homozygoten und selbstkompatiblen Kartoffelpflanze („H”) und drei verschiedenen diploiden Klonen (D1, D2 und D3), die im Wesentlichen nicht homozygot und selbstinkompatibel sind und die als Donorlinien von einem oder mehr agronomisch wünschenswerten Merkmalen dienen. Die Produktion einer Gruppe von im Wesentlichen homozygoten Linien von Rückkreuzungslinien zu vollständig selbstbefruchteten Klonen, die jeweils ein oder mehr wünschenswerte Merkmale, abgeleitet von der Donorlinie, aufweisen, stellt einen Satz von Elite-Zuchtlinien für die Produktion einer Gruppe von hybriden Kartoffelkultivaren in Form von hybridem Samen bereit. ⊗ bezieht sich auf Selbstbefruchtungen. Wie ersichtlich ist und wie in den Beispielen ausführlich beschrieben ist, resultierte nur die Donorlinie D2 in der Produktion einer großen Anzahl selbstkompatibler Pflanzen, die eine Wuchskraft wie hier definiert aufweisen würden. Wuchskräftige Pflanzen könnten auch von den anderen Kreuzungen erhalten werden, wenn auch mit einer viel geringeren Häufigkeit (0,1–1%).
zeigt das ultradichte genetische Verknüpfungsbild des Genoms des diploiden Zuchtklons RH89-039-16. Die Zahl links von der Verknüpfungsgruppe gibt die kumulative Anzahl der Rekombinationsereignisse, gezählt von oben, an. Die Anzahl der AFLP-Marker in jedem Behälter wird durch die Graustufen gemäß der Abbildunglegende dargestellt. Mutmaßliche zentromere Positionen sind mit ”Cen” entlang der Chromosome angegeben (van Os et al., 2006 Genetics 173(2):1075–1087). Die Zahlen links von der Verknüpfungsgruppe geben die ungefähre Stelle des entsprechenden PotSNP-Markers wie hier verwendet an, wobei hinsichtlich der Marker-Annotationen auf Tabelle 5B in Beispiel 3 unten verwiesen wird. Die Abbildung gibt eindeutig die Verteilung informativer Marker über das Kartoffelgenom dieses Klons an. Eine ähnliche Verteilung wurde für diese Marker mit einem anderen hier verwendeten Klon beobachtet, Klon SH83-92-488.
zeigt Markerdaten von 100 Markern über 20 verschiedene diploide Kartoffel-Genotypen, die das diploide Kartoffel-Zuchtkeimgewebe darstellen (Beispiel 2).
zeigt das Ergebnis von SNP-Markeranalyse, wie beschrieben in Beispiel 3 an einem Satz von sechs F3-Populationen und deren entsprechenden Eltern.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Definitionen
Der Begriff „Kartoffel” wird hier verwendet, um auf Material zu verweisen, das im Wesentlichen von der Spezies Solanum tuberosum ist, aber Introgression-Sequenzen anderer knollentragenden Solanum-Spezies wie Solanum chacoense, Solanum phureja, Solanum andigena, Solanum demissum enthalten kann.
Der Begriff „Kartoffelpflanze” wird hier verwendet, um auf einen Setzling oder eine voll entwickelte Pflanze, gezogen von einer Zellkultur oder einem Samen, zu verweisen. Personen mit normalen Fachkenntnissen werden erkennen, dass wenn der Begriff „Kartoffelpflanze” im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwendet wird, dies auch abgeleitete Varietäten einschließt, die im Wesentlichen unterscheidende Eigenschaften von beispielsweise Kartoffelvarietäten, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind, in sich tragen, wie beispielsweise eine Single Gene Converted Pflanze dieser Varietät oder ein transgenes Derivat, das einen oder mehr mehrwertige Gene beinhaltet (wie beispielsweise Herbizid- oder Schädlingsresistenz). Rückkreuzungsverfahren können mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden, um eine Eigenschaft zu verbessern oder in die Varietät einzubringen.
Der Begriff „Kreuzung”, wie hier verwendet, bezieht sich auf die Fertilisation weiblicher Pflanzen (oder Gameten) durch männliche Pflanzen (oder Gameten). Der Begriff „Gamet” bezieht sich auf die haploide Fortpflanzungszelle (Ei oder Samenzelle), produziert in Pflanzen durch Mytose von einem Gameophyten und beteiligt an der sexuellen Fortpflanzung, während der zwei Gameten von entgegengesetztem Geschlecht fusionieren, um einen diploiden Zygot zu bilden. Der Begriff beinhaltet normalerweise einen Verweis auf Pollen (einschließlich der Samenzelle) und eine Eizelle (einschließlich das Ovum). ”Kreuzung” bezieht sich daher normalerweise auf die Befruchtung von Eizellen eines Individuums mit Pollen von einem anderen Individuum, während „Selbstbefruchtung” sich auf die Fertilisation von Eizellen eines Individuums mit Pollen von demselben Individuum bezieht. Kreuzung wird in der Pflanzenzucht viel verwendet und resultiert in einer Mischung genomischer Information zwischen den zwei gekreuzten Pflanzen mit einem Chromosom von der Mutter und einem Chromosom vom Vater. Dies resultiert in einer neuen Kombination genetisch ererbter Merkmale. Normalerweise wird die Nachkommenschaft einer Kreuzung bezeichnet als: „F1”. Wenn F1 nicht uniform ist (segregiert), wird es normalerweise als „F1”-Population bezeichnet. „Selbstbefruchtung” einer homozygoten Pflanze resultiert normalerweise in einer genetisch identischen Pflanze, da es keine genetische Variation gibt. „Selbstbefruchtung” eines F1 resultiert in einem Abkömmling, der sich für alle Merkmale segregiert, die heterozygote Loci im F1 haben. Einen solchen Abkömmling bezeichnet man als: „F2” oder „F2-Population”.
Wenn im Zusammenhang mit der Introgression einer genomischen Region oder eines genomischen Segments auf ”Kreuzung” verwiesen wird, wird der Fachmann verstehen, dass, um die Introgression von nur einem Teil eines Chromosoms einer Pflanze in das Chromosom einer anderen Pflanze zu erreichen, es erforderlich ist, dass wegen des Auftretens von Überkreuzungsereignissen in der Produktion von Gameten in den Elternlinien willkürliche Teile der Genome beider Elternlinien während der Kreuzung rekombiniert werden. Deshalb müssen die Genome beider Eltern in einer einzigen Zelle durch eine Kreuzung kombiniert werden, was nach der Produktion von Gameten von der Zelle und deren Fusion bei der Fertilisation in einem Introgressionsereignis resultiert.
Der Begriff „miteinander kreuzbar”, wie hier verwendet, bezieht sich auf die Fähigkeit, Nachkommenpflanzen nach Kreuzungen zwischen Elternpflanzen zu ergeben.
Wie hier verwendet beziehen sich die Begriffe „Introgression”, „introgressieren” und „introgressiert” auf sowohl einen natürlichen wie auch einen künstlichen Prozess, wobei einzelne Gene oder ganze Chromosomen von einem Individuum, einer Spezies, einer Varietät oder einem Kultivar in das Genom eines anderen Individuums, einer anderen Spezies, einer anderen Varietät oder eines anderen Kultivars bewegt wird, indem diese Individuen, Spezies, Varietäten oder Kultivare gekreuzt werden. In der Pflanzenzucht umfasst der Prozess normalerweise die Selbstbefruchtung oder Rückkreuzung zum wiederkehrenden Elternteil, um eine zunehmend homozygote Pflanze bereitzustellen, die im Wesentlichen die Eigenschaften des wiederkehrenden Elternteils zusätzlich zu dem introgressierten Gen oder Merkmal aufweist.
Der Begriff „Introgression” bezieht sich auf das Ergebnis eines Introgressionsereignisses.
Der Begriff „Rückkreuzung” bezieht sich auf das Ergebnis eines „Rückkreuzungs”-Prozesses, wobei die von einer Kreuzung zwischen zwei Elternlinien resultierende Pflanze (wiederholt) mit einer ihrer Elternlinien gekreuzt wird, wobei die bei der Rückkreuzung verwendete Elternlinie als der wiederkehrende Elternteil bezeichnet wird. Wiederholte Rückkreuzung resultiert darin, dass Genomfragmente des Donor-Elternteils durch die des wiederkehrenden Elternteils ersetzt werden. Der Abkömmling einer Rückkreuzung wird als „BCx” oder „BCx-Population” bezeichnet, wobei „X” für die Anzahl der Rückkreuzungen steht.
Der Begriff „Rückkreuzung”, wie hier verwendet, bezieht sich auf das wiederholte Kreuzen eines hybriden Abkömmlings zurück zu dem wiederkehrenden Elternteil. Die elterliche Kartoffelpflanze, die das Gen für die erwünschte Eigenschaft beisteuert, wird als das nicht wiederkehrende oder Donor-Elternteil bezeichnet. Diese Terminologie verweist auf die Tatsache, dass das nicht wiederkehrende Elternteil ein Mal im Rückkreuzungsprotokolle verwendet wird und daher nicht wiederkehrt. Die elterliche Kartoffelpflanze, zu der das Gen oder Gene von dem nicht wiederkehrenden Elternteil übertragen wird/werden, ist als wiederkehrender Elternteil bekannt, da es für mehrere Runden in dem Rückkreuzungsprotokoll verwendet wird. In einem typischen Rückkreuzungsprotokoll wird die ursprüngliche Varietät von Interesse (wiederkehrendes Elternteil) mit einer zweiten Varietät (nicht wiederkehrendes Elternteil), das das einzelne Gen von Interesse, das übertragen werden soll, trägt. Die resultierende Nachkommenschaft von dieser Kreuzung wird dann erneut mit dem wiederkehrenden Elternteil gekreuzt, und der Prozess wird wiederholt, bis man eine Kartoffelpflanze erhält, wobei im Wesentlichen alle der erwünschten morphologischen und physiologischen Eigenschaften des wiederkehrenden Elternteils in der konvertierten Pflanze zurückgewonnen werden, zusätzlich zu dem einzelnen Gen oder einer begrenzten Anzahl von Genen, übertragen von dem nicht wiederkehrenden Elternteil.
Die Selektion eines geeigneten wiederkehrenden Elternteils ist ein wichtiger Schritt für ein erfolgreiches Rückkreuzungsverfahren. Das Ziel eines Rückkreuzungsprotokolls besteht darin, ein einzelnes Merkmal oder eine einzelne Eigenschaft in der ursprünglichen Varietät zu ändern oder zu substituieren. Dazu wird ein einzelnes Gen der wiederkehrenden Varietät durch das erwünschte Gen von dem nicht wiederkehrenden Elternteil modifiziert, substituiert oder ergänzt, während im Wesentlichen alle restlichen erwünschten Gene und daher die erwünschte physiologische und morphologische Beschaffenheit der ursprünglichen Varietät beibehalten werden. Die Wahl des bestimmten nicht wiederkehrenden Elternteils wird vom Zweck der Rückkreuzung abhängen. Eines der Hauptziele besteht darin, gewisse kommerziell wünschenswerte, agronomisch wichtige Merkmale auf das wiederkehrende Elternteil zu übertragen. Das genaue Rückkreuzungsprotokoll wird von der Eigenschaft oder dem Merkmal abhängen, die bzw. das geändert oder hinzugefügt wird, um ein geeignetes Versuchsprotokoll zu bestimmen. Obwohl Rückkreuzungsverfahren vereinfacht werden, wenn die übertragene Eigenschaft ein dominantes Allel ist, kann auch ein rezessives Allel übertragen werden. In diesem Fall kann es erforderlich sein, einen Versuch der Nachkommenschaft durchzuführen, um zu bestimmen, ob die erwünschte Eigenschaft erfolgreich übertragen wurde. Bevorzugt werden solche Gene durch diagnostische molekulare Marker überwacht.
Ähnlich können Transgene unter Verwendung einer beliebigen einer Vielzahl von bewährten rekombinanten Verfahren, die dem Fachmann gut bekannt sind, in die Pflanze übertragen werden.
Viele einzelne Genmerkmale wurden identifiziert, die nicht regelmäßig für die Entwicklung einer neuen Varietät selektiert werden, aber die durch Rückkreuzung und genetische Engineering-Verfahren verbessert werden können. Einzelne Genmerkmale können transgen sein oder auch nicht. Beispiel dieser Merkmale umfassen aber sind nicht begrenzt auf: Herbizidresistenz; Resistenz gegen bakterielle, fungale oder virale Krankheiten; Insektenresistenz; Uniformität oder Zunahme der Konzentration von Stärke und anderen Kohlehydraten; verbesserte Nährstoffqualität; Abnahme der Anfälligkeit der Knolle für Quetschungen; und Abnahme der Rate der Umsetzung von Stärke in Zucker.
Der Begriff „Selbstbefruchtung” (engl. Selfing) bezieht sich auf den Prozess der Selbstfertilisation, wobei ein Individuum mit seinem eigenen Pollen bestäubt oder befruchtet wird. Wiederholte Selbstbefruchtung resultiert letztendlich in homozygoter Nachkommenschaft.
Eine „Linie”, wie hier verwendet, bezieht sich auf eine Population von Pflanzen, abgeleitet von einer einzelnen Kreuzung, Rückkreuzung oder Selbstbefruchtung. Die individuellen Nachkommenpflanzen sind einander nicht zwangsläufig ähnlich. Es ist möglich, dass individuelle Nachkommenpflanzen infolge natürlicher Variabilität nicht wuchskräftig, fertil oder selbstkompatibel sind. Aber es ist vorgesehen, dass geeignete Pflanzen, die wuchskräftig, fertil und selbstkompatibel sind, leicht in einer Linie identifiziert und für weitere Zuchtzwecke verwendet werden können.
Wie hier verwendet bedeutet der Begriff „Allel(e)” beliebige von einer oder mehr alternativen Formen eines Gens, wobei alle Allele mindestens einem Merkmal oder einer Eigenschaft entsprechen. In einer diploiden Zelle oder einem diploiden Organismus belegen die zwei Kopien eines Gens entsprechende Loci auf einem Paar homologer Chromosomen. Jede Kopie kann ein eindeutiges Allel sein.
Ein „Gen” wird hier als eine erbliche Einheit definiert (oft angegeben durch eine DNA-Sequenz), die einen bestimmte Stelle auf einem Chromosom einnimmt und die genetische Anweisung für einen Beitrag zu potenziellen phänotypischen Eigenschaften oder Merkmalen in einer Pflanze enthält.
Ein „Locus” wird hier definiert als die Position, die ein bestimmtes Gen auf einem Chromosom einer bestimmten Pflanzenspezies einnimmt.
Wie hier verwendet bedeutet der Begriff „homozygot” einen genetischen Zustand, der existiert, wenn identische Allele an übereinstimmenden Loci auf homologen Chromosomen residieren.
Der Begriff „im Wesentlichen homozygot” bezieht sich auf ein Niveau an Homozygosität von mindestens 25%, bevorzugt mindestens 50%, bevorzugter mindestens 75%, noch bevorzugter mindestens 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99 oder 100% Homozygosität beim Testen von 100, bevorzugt 1000, bevorzugter mindestens 10.000 Loci.
Niveaus an Homozygosität sind Durchschnittswerte für die Population und beziehen sich bevorzugt auf jene Loci, durch die sich die Eltern unterscheiden.
Wie hier verwendet bedeutet der Begriff „heterozygot” einen genetischen Zustand, der existiert, wenn verschiedene Allelen an übereinstimmenden Loci auf homologen Chromosomen residieren.
Der Begriff „Rekombination” oder „rekombinieren” bezieht sich auf den Austausch von Informationen zwischen zwei homologen Chromosomen während der Meiose. In einer „rekombinanten” Pflanze wird DNA, die ursprünglich an einem bestimmten Ort innerhalb des Chromosoms vorhanden ist z. B. verknüpft mit einem Gen/Locus, gegen DNA von einer anderen Pflanze (d. h., mütterlich gegen väterlich oder umgekehrt) ausgetauscht. Um nur das benötigte Material auszutauschen und die wertvolle Originalinformation auf dem Chromosom weitgehend beizubehalten, sind normalerweise zwei flankierende Überkreuzungs- oder Rekombinationsereignisse nötig. In einem Doppelrekombinanten erfolgte dieser Austausch auf beiden Seiten eines Gens/Locus. Eine Möglichkeit, einen solchen Doppelrekombinanten zu finden, besteht darin, eine Population von F2-Pflanzen zu screenen. Diese Population muss groß sein, da Doppelrekombination nur mit einer begrenzten Häufigkeit vorkommt. Alternativ können Doppelrekombinanten innerhalb einer genetischen Einheit das Resultat aufeinanderfolgender Rückkreuzung sein. Die Häufigkeit von Doppelrekombination ist das Produkt der Häufigkeiten der Einzelrekombinanten. (Beispielsweise kann ein Rekombinant in einem 10 cm Bereich mit einer Häufigkeit von 10% gefunden werden, Doppelrekombinanten werden mit einer Häufigkeit von 10% × 10% = 1% gefunden).
Wie hier verwendet bedeutet der Begriff „Nachkommenschaft” (einen) genetische(n) Abkömmling(e) oder Nachkommen.
Wie hier verwendet bedeutet der Begriff „Population” eine genetisch heterogene Sammlung von Pflanzen, die eine gemeinsame genetische Ableitung haben.
Ein „Rekombinationsereignis” bezieht sich auf ein miotisches oder meiotisches Überkreuzungsereignis, einschließlich ein GMO-Ereignis.
Wie hier verwendet bedeutet der Begriff „Hybrid” jeder Abkömmling einer Kreuzung zwischen zwei genetisch unähnlichen Individuen, bevorzugter bezieht sich der Begriff auf die Kreuzung zwischen zwei (Elite oder Inzucht) Zuchtlinien, die sich nicht getreu dem Elternteil vom Samen reproduzieren.
Der Begriff „segregieren”, wie hier verwendet, bezieht sich auf die Trennung gepaarter Allelen während der Meiose, sodass Glieder von jedem Paar von Allelen in verschiedenen Gameten auftauchen. Der Begriff beinhaltet den Verweis auf das Ergebnis dieses genetischen Phänomens, wobei die Nachkommengeneration einer Kreuzung, bei der mindestens eines der Elternteile heterozygot für ein Allel ist, in Bezug auf das von dem Gen übertragene phänotypische Merkmal nicht uniform ist.
Der Begriff „Zuchtlinie”, wie hier verwendet, bezieht sich auf eine Linie einer gezüchteten Kartoffel mit kommerziell wertvollen oder agronomisch wünschenswerten Eigenschaften, im Gegensatz zu wilden Varietäten oder Landrassen. Der Begriff beinhaltet Verweise auf eine Elite-Zuchtlinie oder Elitelinie, die eine im Wesentlichen homozygote, normalerweise durch Inzucht erzeugte Pflanzenlinie, die für die Produktion kommerzieller F1-Hybriden verwendet wird. Eine Elite-Zuchtlinie erhält man durch Züchtung und Selektion im Hinblick auf agronomische Leistung, umfassend eine Vielzahl agronomisch wünschenswerte Merkmale. Eine Elitepflanze ist jede Pflanze von einer Elitelinie. Überragende agronomische Leistung verweist auf eine erwünschte Kombination agronomisch wünschenswerter Merkmale, wie hier definiert, wobei es wünschenswert ist, dass die Mehrheit, bevorzugt alle der agronomisch wünschenswerten Merkmale in der Elite-Zuchtlinie im Vergleich zu einer Nicht-Elite-Zuchtlinie verbessert sind. Elite-Zuchtlinien sind im Wesentlichen homozygot und sind bevorzugt durch Inzucht entstandene Linien.
Der Begriff „Elitelinie”, wie hier verwendet, bezieht sich auf jede Linie, die aus der Züchtung und Selektion im Hinblick auf überragende agronomische Leistung hervorgegangen ist. Eine Elitelinie ist bevorzugt eine Linie, die mehrere, bevorzugt mindestens 3, 4, 5, 6 oder mehr (Gene für) wünschenswerte agronomische Merkmale wie hier definiert aufweist.
Die Begriffe „Kultivar” und „Varietät” werden hier austauschbar verwendet und bezeichnen eine Pflanze, die absichtlich durch Züchtung bzw. Kreuzung und Selektion mit dem Ziel entwickelt wurde, kommerzialisiert bzw. von Landwirten und Anbauern für die Produktion landwirtschaftlicher Produkte für den eigenen Verbrauch oder für Kommerzialisierung (frischer Verzehr, Verarbeitung, Futter usw. verwendet zu werden. Der Begriff „Zuchtkeimgewebe” bezeichnet eine Pflanze mit einem biologischen Status außer einem „wilden” Status, wobei der „wilde” Status den ursprünglichen nicht kultivierten oder natürlichen Status einer Pflanze oder eines Abkömmlings bezeichnet.
Der Begriff „Zuchtkeimgewebe” umfasst aber ist nicht beschränkt auf halbnatürliche, halbwilde, unkrautartige, traditionelle Kultivare, Landrassen, Zuchtmaterialien, Forschungsmaterialien, Züchterlinien, synthetische Populationen, Hybride, Gründerbestände/Basispopulation, Inzuchtlinien (Elternteil eines hybriden Kultivars), Segregationspopulationen, mutierte/genetische Bestände, Marktklassen und fortschrittliche/verbesserte Kultivare. Beispiele von Kultivaren umfassen kultivierte Varietäten wie Bintje, Russet Burbank, Eigenheimer und Nicola.
Wie hier verwendet sind die Begriffe „reinrassig”, reine Inzucht” oder „durch Inzucht erzeugt” austauschbar und beziehen sich auf eine im Wesentlichen homozygote Pflanze oder Pflanzenlinie, die durch wiederholte Selbstbefruchtung und/oder Rückkreuzung entstanden ist.
Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff ”molekularer genetischer Marker” oder kurz ”Marker” auf einen Indikator, der in Schritten zur Visualisierung von Unterschieden in Eigenschaften von Nukleinsäuresequenzen verwendet wird. Beispiele solcher Indikatoren sind RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism)-Marker, AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphism)-Marker, SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms)-Marker, INDEL (Insertion/Deletion)-Mutationen, SSRs-Mikrosatellitenmarker, SCARs (Sequence Characterized Amplified Regions), CAPS (Cleaved Amplified Polymorphic Sequence)-Marker oder Isozym-Marker oder Kombinationen der hier beschriebenen Marker, was einen spezifischen genetischen und chromosomalen Locus definiert.
Wie hier verwendet bezeichnet der Begriff „Pflanzenteil” einen Teil einer Kartoffelpflanze, einschließlich Organellen, Einzelzellen und Zellgewebe wie Pflanzenzellen, die in Pflanzen intakt sind, Zellklumpen und Gewebekulturen von denen Kartoffelpflanzen regeneriert werden können. Beispiele von Pflanzenteilen umfassen aber sind nicht beschränkt auf Einzelzellen und Gewebe von Pollen, Eizellen, Blättern, Embryos, Wurzeln, Wurzelspitzen, Knollen, Antheren, Blumen, Früchten, Stängeln, Sprossen und Samen, sowie Pollen, Eizellen, Blätter, Embryos, Wurzeln, Wurzelspitzen, Anthere, Blumen, Früchte, Stängel, Sprossen, Ableger, Wurzelstöcke, Samen, Knollen, Protoplaste, Calli und dergleichen.
Sofern nicht ausdrücklich anders angegeben, bezieht sich der Begriff „Samen”, wie in dieser Spezifikation verwendet, auf den Körper, aus dem sich eine neue Pflanze entwickelt (oder Kern in einigen Pflanzen), enthaltend eine kleine embryonische Pflanze, eingeschlossen in einen Samenbeschichtungsüberzug, normalerweise zusammen mit etwas gelagerter Nahrung. Diesen Samen, bezeichnet als botanischer oder „echter” Samen, ist das Produkt der gereiften Eizelle von Gymnosperm- und Angiosperm-Pflanzen, das nach der Fertilisation und einem gewissen Wachstum innerhalb der Mutterpflanze entsteht.
Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff „Wuchskraft” und „wuchskräftig” auf die relative Menge von überirdischem oder unterirdischem Gewebe einer Pflanze, welche relative Menge mehr oder weniger unabhängig voneinander sein kann.
Die relative Menge an überirdischem Gewebe kann ausgedrückt werden als visuelle Beobachtungen der Menge an Blattwerk hinsichtlich Pflanzenhöhe, Anzahl der Stängel, Anzahl der Blätter, beurteilt auf der Ordinalskala und/oder hinsichtlich Frischgewicht oder Trockenmasse. Dieses Merkmal hat Relevanz während der ersten Periode des Pflanzenwachstumszyklus mit einer durchschnittlichen Dauer von 100 Tagen der Kultivation (Bereich 75–130 Tage) unter normalen Wachstumsbedingungen, wie sie in Nordwesteuropa während der Saison von Mai bis August vorherrschen; Unter diesen Bedingungen erreichen die Pflanzen der vorliegenden Erfindung ein Gewicht des Blattwerks und der Austriebe (überirdische Pflanze), ausgedrückt in Gramm Frisch- oder Trockengewicht, das mindestens 50%, bevorzugter mindestens 60%, 70%, 80%, 90% oder mehr des (im Wesentlichen heterozygoten) diploiden Zuchtklons RH89-039-16 beträgt, der – seinerseits – 68% (Bereich 44–86%) des Knollenertrags von tetraploiden Kartoffelvarietäten, basierend auf neun Versuchsjahren, aufweist. Klon RH89-039-16 ist zu Referenzzwecken erhältlich von Dr. Ir Ronald B. C. Hutten, Labor für Pflanzenzucht, Universität Wageningen, Droevendaalsesteeg 1, 9708 PB Wageningen, Niederlande.
Alternativ oder zusätzlich kann der Begriff Wuchskraft in Verbindung mit einem gewissen minimalen Knollenertrag verwendet werden. Der Begriff „Knollenertrag”, wie hier verwendet, bezieht sich allgemein auf einen Knollenertrag, ausgedrückt in Gramm Frischgewicht, das bei der Ernte in Pflanzen, gemäß der vorliegenden Erfindung, mindestens 30–50%, bevorzugter mindestens 60%, 70%, 80%, 90% oder mehr des (im Wesentlichen heterozygoten) diploiden Zuchtklons RH89-039-16, der – seinerseits – 68% (Bereich 44–86%) des Knollenertrags von tetraploiden Kartoffelvarietäten aufweist, basierend auf neun Jahren von Feldversuchen unter Bedingungen einer Kultivationsperiode von 100 Tagen unter normalen Anbaubedingungen, wie sie in Nordwesteuropa während der Saison von Mai bis August vorherrschen. Wie oben angegeben, ist der Klon RH89-039-16 zu Referenzzwecken erhältlich von Dr. Ir Ronald B. C. Hutten, Labor für Pflanzenzucht, Universität Wageningen, Droevendaalsesteeg 1, 9708 PB Wageningen, Niederlande.
Knollenertrag, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben, basiert auf den Knollen, gebildet von einer Setzlingspflanze, im Gegensatz zu Knollen, gebildet von einer aus einer Knolle gewachsenen Pflanze, deren Ertrag 50–200% mehr als der Ertrag eines Setzlings betragen kann.
Alternativ oder zusätzlich kann sich der Begriff Wuchskraft auf einen Knollenertrag beziehen, ausgedrückt in Gramm Frischgewicht oder Trockengewicht, der bei der Ernte mindestens 30–50%, bevorzugter mindestens 60%, 70%, 80%, 90% oder mehr des diploiden Zuchtklons RH89-039-16 beträgt. Das bedeutet, dass der Knollenertrag, ausgedrückt in Gramm Frischgewicht in Pflanzen der vorliegenden Erfindung Niveaus von mindestens 200, bevorzugter mindestens 300, 400 oder 500 Gramm pro Pflanze, gezogen aus Samen in Lehmerde unter normalen nordwesteuropäischen Sommerbedingungen, und sogar 400, 500, 600, 700, 800 oder mehr, wie beispielsweise 900 oder 1000 Gramm Frischknollengewicht oder mehr pro Pflanze, wobei die Pflanze aus Knollen gezogen und in Lehmerde unter normalen nordwesteuropäischen Sommerbedingungen angebaut wurde, erreichen kann.
Der Begriff „eine Linie, umfassend Pflanzen”, wobei Pflanzen so angegeben sind, dass sie eine gewisse Eigenschaft wie beispielsweise Knollenertrag aufweisen, sollte bevorzugt so verstanden werden, das er auf eine Linie verweist, die im Wesentlichen aus Pflanzen mit dem Merkmal besteht, wobei eine gewisse biologische Variation erlaubt wird.
Der Begriff „diploid”, wie hier verwendet, bezieht sich auf eine Pflanze, wobei jede vegetative Zelle zwei Sätze von Chromosomen (2x = 2n, wobei n die Anzahl an Chromosomen ist) enthält. Ein Satz von Chromosomen wird von jeder Elternpflanze gespendet.
Der Begriff „tetraploid”, wie hier verwendet, bezieht sich auf eine Pflanze, wobei jede vegetative Zelle vier Sätze von Chromosomen (2x = 4n) enthält.
Der Begriff „Nematodenresistenz”, wie hier verwendet, verweist auf eine Pflanze, in der ein funktionales Resistenzgen introgressiert wurde, das die Vervielfältigung von mindestens einer Nematodenpopulation oder eines Isolats verhindert.
Der Begriff „Krankheitsresistenz”, wie hier verwendet die Fähigkeit, mehr als 50% Rückgang der Menge an krankheitsbefallener Blattoberfläche oder Knollenvolumen vorzuweisen, oder die Menge an Vervielfältigung eines Insekten- oder pathogenen Mikroorganismus, einschließlich aber nicht beschränkt auf Streptomyces spp, Rhizotonia, Silberschorf und Phytophthora infestans.
Der Begriff „Herbizidtoleranz, wie hier verwendet, bezieht sich auf eine Pflanze, die weniger als 50% Schaden des Blattwerks als der normale Schaden bei Anwendung einer bestimmten Dosis eines Pflanzenschutzmittels aufweist.
Der Begriff „Kältetoleranz”, wie hier verwendet, bezieht sich auf die Durchschnittsmenge an Blattoberfläche einer Pflanze, die Frostschaden aufweist, wobei der Schaden in kältetoleranten Pflanzen geringer ist als der durchschnittliche Schaden, beobachtet bei einer Temperatur von minus 3°C für relativ kälteempfindliche Referenzvarietäten wie beispielsweise Caribe und/oder Kennebec.
Der Begriff „Dürretoleranz”, wie hier verwendet, bezieht sich auf eine Pflanze, die weniger als durchschnittlichen Schaden bei Begrenzung der Wasserbedingungen aufweist, verglichen mit relativ dürreempfindlichen Referenzvarietäten wie Caribe und/oder Carlton.
Der Begriff „Überschwemmungstoleranz”, wie hier verwendet, bezieht sich auf einen 50% geringeren Anteil betroffener Knollen (anaerobe Degradation) gegenüber einer Pflanze, die bei Überschwemmung durchschnittlichen Schaden aufweist.
Der Begriff „Nassfäuletoleranz”, wie hier verwendet, bezieht sich auf eine Pflanze mit dem Niveau an Resistenz gegen Erwinia-Spezies (derzeit bezeichnet als Pectobacterium spp).
Der Begriff „Trockenfäuletoleranz”, wie hier verwendet, bezieht sich auf eine Pflanze mit dem geringsten Niveau an Resistenz gegen Fusarium-Spezies.
Der Begriff „Salinitätstoleranz”, wie hier verwendet, bezieht sich auf eine Pflanze, die unter Salinitätsbedingungen weniger Schaden aufweist als der Durchschnitt.
Der Begriff „Wachstumsrate”, wie hier verwendet, bezieht sich auf die Erhöhung der Pflanzenbiomasse pro Zeiteinheit.
Der Begriff „Knollenentwicklungsdefekte” (z. B. missgebildete oder beschädigte Knollen), bezieht sich auf eine Pflanze, die visuelle wie auch interne Missbildungen von Knollen während der Pflanzenentwicklung und/oder der Knollenernte aufweist.
Der Begriff „Knollenertrag”, wie hier verwendet, bezieht sich auf das Gesamtgewicht an Knollen einer Pflanze oder einer Population von Pflanzen, allgemein ausgedrückt in Gramm Frischgewicht.
Der Begriff „Knollengröße”, wie hier verwendet, bezieht sich auf die absolute Breite, Höhe und Länge einer Knolle. Vorteilhafte Knollengrößen umfassen pflanzendurchschnittliche Knollengrößen von ungefähr 80–160 Gramm pro Knolle. Die mittlere Knollenanzahl für kommerziell wertvolle Pflanzen beträgt ungefähr 8–12 Knollen pro Pflanze.
Der Begriff „Knollenhautfarbe”, wie hier verwendet, bezieht sich auf der Farbe der Haut einer Knolle nach der Ernte als Ergebnis von Anthocyanin-Anhäufung in Knollenhautgewebe.
Der Begriff „Augentiefe”, wie hier verwendet, bezieht sich auf den relativen Abstand zwischen der Hautoberfläche und der Spross-Organanlage einer Knolle.
Der Begriff „Knollenform”, wie hier verwendet, bezieht sich auf das Verhältnis Länge/Breite, um die kontinuierliche Variation von runden, ovalen bis langen Knollenformen anzugeben, sowie das Verhältnis Höhe/Breite, um die kontinuierliche Variation von zylindrischer Form zur Menge der Flachheit einer Knolle anzugeben.
Der Begriff „Knollenfleischfarbe”, wie hier verwendet, bezieht sich auf die Farbe des Inneren des Knollenfleischs nach der Ernte als das Ergebnis der Abwesenheit oder Anwesenheit karotenoider Verbindungen, die für eine weiße bzw. gelbe Fleischfarbe sorgen, sowie die Abwesenheit von Anthocyanin-Verbindungen, die für rote, blaue oder lila Schattierungen der Fleischfarbe sorgen, unabhängig von der Anwesenheit von Farbe in Mustern, die partiell oder voll sind.
Der Begriff „Knollengeschmack”, wie hier verwendet, bezieht sich auf die Verbraucherwahrnehmung beim Verzehr der gekochten Kartoffelknolle.
Der Begriff „Knollenhaltbarkeit” und „Knollenlagerfähigkeit”, wie hier verwendet, sind Synonyme und beziehen sich auf das Fehlen von Veränderungen einer Knolle bei der Lagerung.
Der Begriff „Knollenschlafperiode”, wie hier verwendet, bezieht sich auf den Zeitraum zwischen Aussaat und Sprießen einer Knolle, wenn ausgesät unter normalen Bedingungen.
Der Begriff „Resistenz gegen Knollenaustrocknung”, wie hier verwendet, bezieht sich auf eine Pflanze, die weniger Austrocknung der Knolle als der Durchschnitt bei Bedingungen mit niedriger Luftfeuchtigkeit aufweist (siehe Haltbarkeit).
Der Begriff „Knollenstärkegehalt”, wie hier verwendet, bezieht sich auf das Stärkegewicht über das Gesamtfrischgewicht einer Knolle.
Der Begriff „Knollentrockenmasseanteil”, wie hier verwendet, bezieht auf das Gewicht der Trockenbestandteile einer Kartoffel, verteilt auf das Gesamtfrischegewicht.
Der Begriff „Knollenkochqualität”, wie hier verwendet, bezieht sich auf die kontinuierliche Variation von Festigkeit zu Mehligkeit einer Knolle nach dem Kochen.
Der Begriff „Knollenbratqualität”, wie hier verwendet, bezieht sich auf die Verbraucherwahrnehmung einer Knolle nach dem Braten.
Der Begriff „Pommes Frites-Qualität der Knolle”, wie hier verwendet, bezieht sich auf die Verbraucherwahrnehmung einer Knolle nach der Herstellung von Pommes Frites.
Der Begriff „Knollenuniformität”, wie hier verwendet, bezieht sich auf die Standardabweichung von Knollenmerkmalen, wobei eine geringe Standardabweichung auf hohe Uniformkeit verweist, und umgekehrt.
Der Begriff „Frostsüßeresistenz”, wie hier verwendet, bezieht sich auf die Resistenz einer Knolle, bei Lagertemperaturen unter 8°C Glukose und/oder Fruktose zu produzieren.
Der Begriff „tetraploid”, wie hier verwendet, bezieht sich auf eine Pflanze, wobei jede vegetative Zelle vier Sätze von Chromosomen (4n) enthält. Die Begriffe „fertil” und „Fertilität” im breiten Sinn beziehen sich auf die Fortpflanzungsfähigkeit, d. h., Nachkommenschaft zu zeugen und zu produzieren, bevorzugt fertile Nachkommenschaft. Der Begriff Fertilität bezieht sich also auf Individuen, die gekreuzt werden können, um fertile Nachkommenschaft zu produzieren, indem die Blumen, wenn sie bestäubt werden, Beeren produzieren, die Samen enthalten, die, wenn sie ausgesät werden, in einer Pflanze resultieren, die selbst wieder fertile Blumen trägt, usw.
Der Begriff „fertiler Abkömmling” oder „fertiler Samen”, wird hier definiert als Samen, der zu einer Blumen produzierenden Kartoffelpflanze heranwachsen kann, wobei Blumen männlich und weiblich fertil sind. Der Begriff bezieht sich also bevorzugt auf eine Pflanze oder einen Samen, der, wenn zu einer Pflanze herangewachsen, in der Lage ist, durch die Anwesenheit fertiler Eizellen und fertiler Pollen (d. h., männliche und weibliche Blumen sind fertil), Abkömmlinge als männliches und weibliches Elternteil zu produzieren.
Der Begriff „fertile Pflanze”, ist hier definiert als eine Pflanze, die in der Lage ist, fertile und samentragende Beeren zu produzieren. Bevorzugt tragen die Beeren mindestens 5, bevorzugter mindestens 15–20, noch bevorzugter mindestens 50 fertile Samen, sogar noch bevorzugter zwischen 50 und 500 Samen. Alternativ gilt eine Pflanze als fertil, wenn die Anzahl der pro Beere produzierten Samen mindestens 10% beträgt, bevorzugter mindestens 30%, 40 %, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 100%, 150%, 200% oder mehr der Anzahl, angetroffen in Beeren des diploiden Zuchtklons RH89-039-16. Der Begriff bezieht sich ebenfalls oder alternativ auf Pflanzenlinien mit mehr als 25%, bevorzugt mehr als 90% fertilen Pflanzen.
Der Begriff „selbstkompatibel” bezieht sich auf die Fähigkeit, Samen in Beeren zu entwickeln, die das Ergebnis von Selbstbestäubung oder Selbstbefruchtung sind und die fertile Nachkommenschaft produzieren.
Der Begriff „Fähigkeit für Rückkreuzung/Selbstbefruchtung/Kreuzung und resultierend in (selbst)fertilen und selbstkompatiblen Abkömmlingen”, bezieht sich auf die Fähigkeit, eine oder mehrere Beeren mit Samen als Ergebnis von Rückkreuzung, Selbstbefruchtung oder Kreuzung zu produzieren und wobei mehr als 60%, bevorzugt mehr als 70%, 80%, 85%, 90% oder mehr des Samens in der einen Beere oder den mehreren Beeren in der Lage sind, sich zu Pflanzen zu entwickeln, die (selbst)fertil und selbstkompatibel sind.
Für andere Begriffe, wie hier verwendet, wird auf Allard, R. W. Principles of Plant Breeding, 2. Ausgabe, Wiley New York, 1999, und spezifisch auf das darin enthaltene Glossar verwiesen.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die gegenwärtigen Erfinder haben entdeckt, dass Elite-Zuchtlinien für Kartoffelzucht erfolgreich produziert werden können. Kreuzung zwischen zwei Elite-Zuchtlinien stellt F1-Hybridsaatgut bereit. Diese Samen, wenn herangewachsen zu Pflanzen, resultiert in Pflanzen von überragender agronomischer Leistung. Wichtiger noch, alle Samen sind genetisch im Wesentlichen identisch, das heißt, mit Ausnahme eines gelegentlichen Überkreuzungs- oder Mutationsereignisses sind alle Samen uniform.
Die gegenwärtigen Erfinder haben Schritte entdeckt, das die Bereitstellung von Elite-Kartoffelzuchtlinien erlaubt, die, wenn miteinander gekreuzt, uniforme, hybride F1-Kartoffelsamen liefern, die, wenn zu Pflanzen herangewachsen, in Pflanzen mit überragender agronomischer Leistung resultieren. Die Elite-Kartoffelzuchtlinien können komplementäre Merkmale aufweisen, und aufgrund ihrer Homozygosität sind die aus den F1-Hybridsamen gezogenen F1-Pflanzen uniform, aber wenn diese F1-Pflanzen anschließend selbstbefruchtet oder kreuzbestäubt werden, segregieren die resultierenden F2-Pflanzen für die verschiedenen Merkmale.
Im Gegensatz also zu den derzeit verfügbaren TPS, erzeugt auf herkömmlichem Weg nach dem Stand der Technik und geerntet von Beeren, in dem sich jeder einzelne Samen genetisch von jedem anderen Samen unterscheidet, sind die durch Kreuzung der Kartoffellinien und Elite-Kartoffelzuchtlinien gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung erhaltenen Samen genetisch im Wesentlichen identisch.
Die TPS-Varietäten nach dem Stand der Technik stammen von Kreuzungen zwischen selektierten aber heterozygoten Eltern und daher ist Variabilität bei Pflanzen und Knollen zu erwarten. Hybride Kartoffelzüchtung, wie hier vorgeschlagen, unterscheidet sich von der konventionellen Produktion von TPS dadurch, dass vorhandener TPS das Resultat der Kreuzung von zwei reinen Zuchtlinien ist, was in uniformen Kultivaren resultiert, während TPS-Varietäten nach dem Stand der Technik das Resultat offener Bestäubung oder Kreuzung zwischen zwei genetisch nicht homozygoten und oft tetraploiden Zuchtlinien ist, die nicht uniforme Kultivare hervorbringen.
Nicht nur sind die gegenwärtig vorgeschlagenen Pflanzen neuartig, indem sie eine Reihe von Eigenschaften kombinieren, die bislang nie zusammen in einer einzelnen Kartoffellinie erreicht wurden, sie erlauben auch neuartige und sehr vorteilhafte Zuchtschritte. Die Pflanzen der Erfindung sind also ein Zwischenglied in der Produktion neuartiger Kartoffelkultivare, die durch Schritte wie hier offenbart produziert werden können. Die vorteilhaften Zuchtschritte erlauben die Eliminierung vieler Nachteile herkömmlicher Kartoffelzucht, wie oben ausgeführt, einschließlich Eliminierung der zeitraubenden Selektion von Klonen, um zu einer neuen Kartoffelvarietät zu gelangen, und der Möglichkeit, uniformen hybriden Kartoffelsamen bereitzustellen. Außerdem ermöglichen die neuartigen Pflanzen und Schritte auch die Eliminierung von Nachteilen im Hinblick auf klonale Fortpflanzung und. Produktion, einschließlich der Möglichkeit, hohe Transportkosten zu vermeiden und die klonale Hartnäckigkeit in Bezug auf Schädlinge und Krankheiten.
Neuartige Kartoffelpflanzen
Elterliche Zuchtlinien
Die vorliegende Erfindung stellt Kartoffelpflanzen bereit, die im Wesentlichen homozygot, diploid, wuchskräftig, fertil und selbstkompatibel sind.
Bevorzugt sind im Genom der Pflanzen der Erfindung Nukleinsäuresequenzen fixiert, die für Gene codieren, die der Pflanze ein agronomisch wünschenswertes Merkmal verleihen. Solche Nukleinsäuresequenzen können Introgressionen oder Transgene sein, abgeleitet von Kartoffelkeimgewebe mit agronomisch wünschenswerten Merkmalen, bevorzugt von diploidem Keimgewebe.
– Im Wesentlichen homozygot
In der Zucht werden Pflanzen durch sexuelle Fortpflanzung vermehrt, normalerweise durch Kreuzung selektierter Eltern mit wünschenswerten Merkmalen, um bessere Nachkommen zu produzieren. Die Nachkommenschaft erbt Gene für erwünschte und unerwünschte Merkmale von beiden Eltern. Wiederholte Selektion lobenswerter Individuen von jeder Generation, die als Eltern der nächsten Generation dienen werden, bewahren erwünschte Eigenschaften und eliminieren unerwünschte. Das ultimative Elternteil in der Pflanzenzucht ist eine reinrassige, sehr homozygote Linie, die, wenn sie in Kreuzungen mit anderen reinrassigen Linien verwendet wird, in einer Nachkommenschaft resultiert, die innerhalb einer einzigen Generation und zwischen aufeinanderfolgenden Generationen, erhalten durch Kreuzungen derselben Eltern, phänotypisch wie auch genotypisch identisch ist. Reinrassige Linien oder reine Inzuchten können durch mehrere Generationen der Selbstbefruchtung oder Inzucht (Kreuzung von nahen Verwandten, wie Bruder- mit Schwesterpflanzen oder Abkömmling mit Elternteil (Rückkreuzung) erhalten werden, wobei jede nachfolgende Generation ein erhöhtes Maß an genetischer Uniformität – oder Homozygosität – aufweist. Die Verwendung homozygoter Inzuchten als Zuchteltern resultiert in einer Nachkommenschaft, die innerhalb einer einzelnen Generation und zwischen aufeinanderfolgenden Generationen, erhalten von anderen Kreuzungen dieser Eltern, phänotypisch wie auch genotypisch identisch ist. Daher können reine Inzuchten wiederholt verwendet werden, um dieselben Nachkommenpflanzen zu produzieren.
Bei der Kartoffel resultieren Selbstbefruchtung und Inzucht in schwerer Inzuchtdepression oder der Expression abträglicher rezessiver Gene. Diese Expression drückt sich durch Verlust von Wuchskraft und Fertilität aus. Es war als bisher unmöglich, homozygote reine Inzuchten bei der Kartoffel zu produzieren, weil es bis zur vorliegenden Erfindung unmöglich war, hohe Niveaus an Homozygosität in der Kartoffel mit ausreichender Wuchskraft nicht erreicht werden konnten. Die vorliegende Erfindung stellt nun erstmals Pflanzen mit einem Niveau an Homozygosität bereit, das über 25% und bevorzugt über 75% liegt und das mit Fertilität, Selbstkompatibilität und Pflanzenwuchskraft kombiniert ist.
– Diploid
Die Pflanzen der vorliegenden Erfindung sind diploide Pflanzen, im Gegensatz zu den kommerziellen Kartoffelvarietäten, die tetraploid sind. Es ist zu bemerken, dass in Pflanzen der vorliegenden Erfindung höhere Ploiditätsniveaus ausdrücklich angestrebt werden, weil das diploide Stadium vorwiegend während der Entwicklung der Zuchtlinien verwendet wird. Sind die reinrassigen Linien erst einmal erstellt, können die Linien anschließend tetraploid gemacht werden. Daher können Pflanzen der Erfindung auch tetraploid sein. Tetraploide Pflanzen können von tetraploiden Zellen oder Gewebekulturen produziert werden, die ihrerseits durch Duplikation des Genoms diploider Zellen oder Gewebekulturen durch an sich bekannte Schritte produziert werden können, zum Beispiel unter Verwendung von Oryzalin, wie beschrieben von Barandalla et al. (Barandalla et al. Potato Research (2006) 49:143–154). Tetraploide Pflanzen können den Vorteil haben, dass sie höhere Erträge liefern.
– Wuchskräftig
Obwohl kommerzielle tetraploide Kartoffelvarietäten fertil und selbstkompatibel und wuchskräftig sind, weil sie gut wachsen, keine deformierten Pflanzen oder Früchte produzieren sondern sich als gesunde Pflanzen mit hohen Knollenerträgen manifestieren, weist ihre selbstbefruchtete Nachkommenschaft schwerwiegende Inzuchtdepression auf, d. h., es entstehen schwach wachsende Pflanzen, die geringe Erträge mit deformierten Knollen liefern. Diploide und im Wesentlichen homozygote Linien nach dem Stand der Technik, wie sie von Phumichai et al. Gemeldet werden und auf die hier verwiesen wird, wachsen ebenfalls nur sehr schlecht und manifestieren sich als sehr schwache und kleine Pflanzen mit schlechtem Samensatz. Tatsächlich sind diploide Kartoffelpflanzen aus Inzucht, die eine Homozygosität von mindestens 25% oder 50% auf den Allelen erreichen, ausnahmslos schlecht wachsend.
Die Pflanzen der vorliegenden Erfindung sind nicht schwach und gebrechlich, und obwohl sie nicht zwangsläufig so wuchskräftig wie heutige kommerzielle tetraploide Varietäten sein müssen, weisen sie keine Inzuchtdepression auf. Sie sind also im Rahmen der vorliegenden Erfindung wuchskräftig. Die Knollenbildung veranschaulicht die Wuchskraft der Pflanzen der vorliegenden Erfindung. Obwohl alle kommerziellen (tetraploiden und von Samenknollen stammenden) Kartoffelvarietäten große Knollen oder zumindest Knollen von ausreichender Größe produzieren, produzieren diploide Linien und im Wesentlichen homozygote Pflanzen nach dem Stand der Technik nur kleine Knollen, die beispielsweise bei der Herstellung von Kartoffelchips oder Pommes nicht zu gebrauchen sind. Diploide Linien und im Wesentlichen homozygote Pflanzen nach dem Stand der Technik produzieren auch sehr wenige Knollen, sodass der Knollenertrag pro Pflanze mindestens zehn Mal geringer als der von heterozygoten diploiden Pflanzen und kommerziellen tetraploiden Kartoffelvarietäten ist. Im Gegensatz dazu zeichnen sich die Pflanzen der vorliegenden Erfindung durch günstige Knollenbildungseigenschaften aus, einschließlich Knollen mit einem vorteilhaften Größenprofil und einem Knollenertrag, der mindestens 50% betragen kann, verglichen mit den diploiden heterozygoten Pflanzen, die in den hier beschriebenen Beispielen als Donors verwendet werden (D1, D2 und/oder D3).
Wie hier festgestellt wurde, war der Knollenertrag der diploiden F1 durchschnittlich 443 Gramm pro Pflanze, mit Werten die bis zu 600 und 634 Gramm aufliefen.
Rückkreuzung mit dem F1: „IVP08-06” lieferte durchschnittlich 155 und 209 Gramm, während die Rückkreuzung mit dem F1: „IVP08-07” durchschnittlich 209 und 259 Gramm lieferte:
Die „pseudo F2s” lieferten durchschnittlich 172 und 332 Gramm pro Pflanze, und produzierten gelegentlich mehr als die diploiden F1.
Die F2s lieferten durchschnittlich 69 und 252 Gramm pro Pflanze. Mehrere Pflanzen überlappen mit den Ertragswerten der diploiden F1.
– Fertil
Die Pflanzen der vorliegenden Erfindung – obschon im Wesentlichen homozygot – sind auch fertil. Das bedeutet, dass sie in Zuchtprogrammen verwendet werden können, weil auch ihre Nachkommenschaft fertil sein wird.
– Selbstkompatibel
Die Pflanzen der vorliegenden Erfindung sind selbstkompatibel. Diese Eigenschaft wird eingeführt, um die Selbstbefruchtung von Pflanzen und die Produktion von homozygoten Linien zu ermöglichen: Die bevorzugte Basis der Selbstkompatibilität ist von dem dominanten Sli (S locus inhibitor)-Gen abgeleitet (Hosaka und Hanneman, 1998, Euphytica, 99: 191–197).
Die im Wesentlichen homozygoten Kartoffelpflanzen der vorliegenden Erfindung haben den Vorteil, dass sie mit anderen im Wesentlichen homozygoten Kartoffelpflanzen gekreuzt werden können, wobei der hybride Abkömmling der Kreuzung im Wesentlichen genetisch uniform ist und nicht segregieren wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung Kartoffelpflanzen bereit, die im Wesentlichen homozygot, diploid, wuchskräftig, fertil und selbstkompatibel sind und agronomisch wünschenswerte Merkmale aufweisen.
Die neuartigen Kartoffelpflanzen der Erfindung sind in der Lage:

– zu einem im Wesentlichen homozygoten wiederkehrenden Elternteil rückgekreuzt zu werden, resultierend in einem (selbst)fertilen und selbstkompatiblen Abkömmling;
– selbstbefruchtet (Selbstfertilisation von 1 Abkömmlingsindividuum) zu werden, resultierend in einem (selbst)fertilen und selbstkompatiblen Abkömmling;
– miteinander gekreuzt (Fertilisation zwischen 2 Abkömmlingsindividuen) zu werden, resultierend in einem (selbst)fertilen und selbstkompatiblen Abkömmling.

Pflanzen nach der vorliegenden Erfindung beinhalten die Linie mit Züchterreferenz AGVD1, von der repräsentative Samen der Linie am 23. Oktober 2009 bei NCIMB, Aberdeen, Schottland, unter der Accession Number NCIMB 41663 und Züchterreferenz AGVD 1 hinterlegt wurden. Diese Pflanze repräsentiert ein F2, erhalten durch Kreuzung einer Pflanze des Elternteils IVP07-1001/4 (siehe Beispiel 1), die eine im Wesentlichen homozygote, diploide, fertile und selbstkompatible aber nicht wuchskräftige Kartoffellinie mit einer Pflanze des Elternteils D1, die ein diploider Elite-Zuchtklon ist, der im Wesentlichen nicht homozygot und nicht selbstkompatibel ist, aber der das wünschenswerte agronomische Merkmale von gelber Fleischfarbe aufweist und sich durch eine gute Kochqualität auszeichnet, weil das Fleisch nach dem Kochen nicht grau wird, und Selbstbefruchtung der resultierenden F1-Nachkommenpflanzen. Schätzungsweise ist AGVD1 zu ungefähr 50% homozygot, was bedeutet, dass ungefähr 50% der Loci, in denen sich die Eltern unterscheiden, homozygot sind.
Pflanzen nach der vorliegenden Erfindung umfassen auch die Linie mit der Züchterreferenz AGVD2, von der repräsentative Samen am 23. Oktober bei NCIMB, Aberdeen, Schottland unter Accession Number NCIMB 41664 und der Züchterreferenz AGVD2 niedergelegt wurden, welche Linie eine (F1 × F1) Linie (oder pseudo F2) repräsentiert, erhalten durch Kreuzung einer Pflanze des Elternteils IVP07-1001/4, wie oben angegeben, mit einer Pflanze des Elternteils D1, wie oben angegeben, und gegenseitige Kreuzung einzelner F1-Nachkommenpflanzen, die IVP07-1001/4 als gemeinsames Elternteil haben aber verschiedene Individuen des D1-Elternteils haben. Schätzungsweise ist AGVD2 zu ungefähr 25% homozygot für die Loci, in denen sich die Eltern unterscheiden.
Pflanzen nach der vorliegenden Erfindung umfassen auch die Linie mit der Züchterreferenz AGVD3, von der repräsentative Samen am 23. Oktober bei NCIMB, Aberdeen, Schottland unter Accession Number NCIMB 41665 und der Züchterreferenz AGVD3 niedergelegt wurden, welche Linie eine BC1-Population repräsentiert, erhalten durch Kreuzung einer Pflanze des Elternteils IVP07-1001/4, wie oben angegeben, mit einer Pflanze des Elternteils D1, wie oben angegeben, und Rückkreuzung der resultierenden F1-Nachkommenpflanzen mit dem IVP07-1001/4 Elternteil. Schätzungsweise ist AGVD2 zu ungefähr 75% homozygot für die Loci, in denen sich die Eltern unterscheiden.
Pflanzen nach der vorliegenden Erfindung umfassen auch die Linie mit der Züchterreferenz AGVD 17, von der repräsentative Samen am 23. Oktober bei NCIMB, Aberdeen, Schottland unter Accession Number NCIMB 41765 und der Züchterreferenz AGVD17 niedergelegt wurden, welche Linie eine F3-Population repräsentiert, erhalten durch Kreuzung einer Pflanze des Elternteils IVP07-1001/4, wie oben angegeben, mit einer Pflanze des Elternteils D2, wie oben angegeben, und Rückkreuzung der resultierenden F1-Nachkommenpflanzen mit dem IVP07-1001/4 Elternteil, gefolgt von zwei Schritten der Selbstbefruchtung. Schätzungsweise ist AGVD17 zu ungefähr 80% homozygot für die Loci, in denen sich die Eltern unterscheiden.
Eine Pflanze der vorliegenden Erfindung kann sich sehr gut als wiederkehrendes Elternteil eignen, wobei zusätzliche agronomisch wünschenswerte Merkmale durch Kreuzung introgressiert oder auf andere Weise, z. B. durch transgene Mittel, eingeführt werden. Wenn eine Anzahl agronomisch wünschenswerter Merkmale erst einmal in einer im Wesentlichen homozygoten, wuchskräftigen, diploiden, fertilen und selbstkompatiblen Pflanze nach der Erfindung gestapelt wurde, kann diese Pflanze als eine Elite-Zuchtlinie für die Produktion von kommerziellem F₁-Hybridkartoffelsamen verwendet werden. Ähnlich kann eine zweite Elite-Zuchtlinie bereitgestellt werden, die als Elternteil von entgegengesetztem Geschlecht dienen kann, sodass beide Pflanzen gekreuzt werden können, um den kommerziellen F₁-Samen einer neuartigen Kartoffelvarietät zu produzieren.
Die Züchtung von uniformem hybriden Samen hängt von einer Reihe technischer Bedingungen ab. Die Voraussetzungen, um uniformen hybriden Samen zu erhalten, sind, dass i) eine anfängliche Introgressionskreuzung zwischen einer im Wesentlichen homozygoten, diploiden, fertilen und selbstkompatiblen Pflanze und einer Pflanze, die als Donor für ein agronomisch wünschenswertes Merkmal dient, erfolgen kann, dass ii) eine Rückkreuzung zwischen dem Abkömmling dieser anfänglichen Kreuzung und der im Wesentlichen homozygoten, diploiden, fertilen und selbstkompatiblen Pflanze produziert werden kann, und dass iii) deren Abkömmling selbstbefruchtet werden kann. Die Kartoffellinien AGVD1, AGVD2 und AGVD3 weisen diese Eigenschaften auf, und einzelne Pflanzen dieser Linien können in weiteren Introgressionskreuzungen, Rückkreuzungen und Selbstbefruchtungen verwendet werden, um zu den Elite-Zuchtlinien zu kommen, die zur Verwendung als Eltern für kommerziellen F1-Hybridsamen, der zu hybriden Kartoffelpflanzen einer neuen Kartoffelvarietät herangezogen werden kann, geeignet sind.
Eine äußerst bevorzugte Pflanze nach der vorliegenden Erfindung ist eine Pflanze der Linie AGVD2 oder ein Abkömmling davon, der alle physiologischen und morphologischen Eigenschaften der Pflanze der Linie AGVD2 aufweist.
Eine andere Linie, hinterlegt als Beispiel von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, ist AGVD 17 (NCIMP 41765, hinterlegt am 05. Oktober 2010). Der Vorteil von AGVD 17 ist, dass dies eine sehr homozygote Linie ist (> 80% homozygot), die Wuchskraft und Fertilität mit einem Knollenertrag von durchschnittlich 300 Gramm (Frischgewicht) pro Pflanze kombiniert. Einzelne Pflanzen verwandter Populationen liefern sogar Knollenerträge von 500 Gramm pro Pflanze. Diese Daten stammen von auf dem Feld angebauten Pflanzen, die aus Setzlingen gezogen wurden. Aus Klonen gezogene Kartoffelpflanzen erreichen normalerweise Knollengewichte, die 50 bis 100% höher sind als bei Pflanzen, die aus Setzlingen gezogen wurden. Erwartungsgemäß erreicht also der Knollenertrag, ausgedrückt in Gramm Frischgewicht, von Pflanzen nach den vorliegenden Ansprüchen – wenn klonal vermehrt und gezogen aus Knollen und angebaut in Lehmboden unter normalen nordwesteuropäischen Sommerbedingungen – Niveaus von mindestens ungefähr 1000 Gramm Frischgewicht pro Pflanze.
Die Linie AGVD17 demonstriert also insbesondere die Möglichkeit, einzelne Elitelinien der vorliegenden Erfindung (d. h. die selbstkompatibel, fertil und im Wesentlichen homozygot sind) miteinander zu kreuzen, um den Hybridsamen zu erhalten, der das Ziel der vorliegenden Erfindung ist. Also ist eine andere äußerst bevorzugte Pflanze nach der vorliegenden Erfindung eine Pflanze der Linie AGVD 17 oder ein Abkömmling davon mit allen physiologischen und morphologischen Eigenschaften der Pflanze der Linie AGVD17.
Hybride
Die Hybridpflanzen der Erfindung werden durch Schritte der Erfindung wie in veranschaulicht produziert. Die Hybridpflanzen der Erfindung werden durch Kreuzung von zwei im Wesentlichen homozygoten elterlichen Elite-Kartoffelzuchtlinien produziert, umfassend unter anderem eine Anzahl agronomisch wünschenswerte Merkmale, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Insektentoleranz, Nematodenresistenz, Krankheitsresistenz (einschließlich aber nicht beschränkt auf Resistenz gegen Schorf, verursacht durch Streptomyces spp, Mehltau, Rhizoctonia, Silberschorf, Phytophthora infestans), Herbizidtoleranz, Kältetoleranz, Dürretoleranz, Nässetoleranz, Toleranz gegen Trocken- und Nassfäule, Salinitätstoleranz, Frostsüßeresistenz und Resistenz gegen Knollenaustrocknung. Zusätzlich zu diesen agronomisch wünschenswerten Merkmalen können die elterlichen Zuchtlinien Eigenschaften aufweisen, wie sie in spezifischen Anwendungsmärkten erwünscht sind, wie beispielsweise erwünschte Knollenhautfarbe, erwünschte Knollenform, erwünschte Knollenfleischfarbe, erwünschter Knollengeschmack, erwünschter Knollenstärkegehalt, erwünschter Trockenmassegehalt der Knolle, erwünschte Kochqualität der Knolle oder erwünschte Bratqualität der Knolle. Zusätzlich zu solchen marktspezifischen Eigenschaften resultieren die elterlichen Zuchtlinien, wenn gekreuzt, bevorzugt in Hybriden, die sich durch vorteilhafte Merkmale auszeichnen wie günstige Wachstumsrate, günstiger Knollenertrag, günstige Knollengröße, günstige Lagerfähigkeit der Knolle, günstige Knollenschlafperiode, günstige Knollenhaltbarkeit, günstige Pommesqualität der Knolle und günstige Knollenuniformität.
Die vorliegende Erfindung stellt nun einen Satz von Kartoffelpflanzen oder einen Satz von Kartoffelpflanzenlinien bereit, die sich wie folgt auszeichnen: diploid (2n); im Wesentlichen homozygot (bevorzugt mehr als 60% auf allen Allelen); selbstkompatibel; fertil; und wuchskräftig. Bisher galt es als unmöglich, die Kombination all dieser Merkmale in einer einzigen Kartoffelpflanze(-linie) bereitzustellen. Der Satz von Kartoffelpflanzen der Erfindung kann verwendet werden, um neuartige Varietäten oder Kultivare zu produzieren.
Die Erfindung betrifft insbesondere einen Satz von mindestens 2 diploiden (2n), im Wesentlichen homozygoten (bevorzugt mehr als 60% auf allen Allelen), selbstkompatiblen, fertilen und wuchskräftigen Pflanzen, die kreuzbar sind, um hybride Varietäten nach der Erfindung zu produzieren.
Neuartiges Schritte zur Kartoffelsamenzucht
Die Bereitstellung der neuartigen Kartoffelpflanzen sorgt nun erstmals dafür, dass die Schritte der Erfindung erreicht wird.
Die gegenwärtigen Erfinder haben Kartoffelpflanzen erzeugt, die im Wesentlichen homozygot, diploid, wuchskräftig, fertil und selbstkompatibel sind und in deren Genom Nukleinsäuresequenzen fixiert sind, die Gene codieren, die auf die Pflanze ein agronomisch wünschenswertes Merkmal, abgeleitet von geeigneten diploiden Donorlinien, übertragen. Die Nukleinsäuresequenzen sind das Resultat von Introgressionen von Kartoffelkeimgewebe mit agronomisch wünschenswerten Merkmalen. Normalerweise können mindestens in den meisten Spezies außer der Kartoffel homozygote Pflanzen im Prinzip in nur zwei Generationen erhalten werden durch Verdopplung von Monohaploiden, erzeugt aus unbefruchteten generativen Zellen wie Ei- oder Pollenzellen durch Schritte, bekannt als Doppelhaploid(DH)-Technologie. Dies ist bei der Kartoffel nicht möglich, weil die resultierenden Pflanzen sich aufgrund eines Phänomens, das als Expression rezessiver schädlicher Gene bezeichnet wird, bislang als unfruchtbar erwiesen. Die DH-Schritte wurde eingehend von den gegenwärtigen Erfindern getestet, stellte sich aber als erfolglos heraus.
Die gegenwärtigen Erfinder verwendeten die Strategie wiederholter Selbstbefruchtung, Rückkreuzung und Kreuzung von Kartoffelkeimgewebe einer einzelnen selbstkompatiblen Kartoffellinie und ein oder mehr selbstinkompatiblen Kartoffellinien mit agronomischen Merkmalen. Die homozygoten Pflanzen der vorliegenden Erfindung wurden durch kontinuierliche Selbstbefruchtung diploider Kartoffelpflanzen und Selektion im Hinblick auf fertile Nachkommenschaft (außer inhärenter Selektion auf Selbstkompatibilität) erhalten. Dies ist ein völlig neuer Ansatz, weil in Verfahren nach dem Stand der Technik Pflanzen durch Selektion auf agronomische Merkmale wie Knollenbildung oder allgemeine Wachstumseigenschaften der Nachkommenpflanzen erhalten werden, nicht durch Selektion auf fertile Nachkommen von Selbstbefruchtungen. Außerdem, und im Gegensatz zu Verfahren nach dem Stand der Technik, werden die Verfahren unter Verwendung diploider Pflanzenlinien statt tetraploider Pflanzen durchgeführt. Völlig unerwartet erwies sich dieser radikal neue Ansatz als erfolgreich, um zunehmend homozygote, diploide Nachkommenpflanzen zu erhalten, die selbstkompatibel und fertil waren. Außerdem, wenn (aus)gekreuzt mit Pflanzen von diploiden Linien, die vorteilhafte Merkmale wie Resistenz oder weiße Knollenfarbe aufwiesen, konnten diese Merkmale ohne Verlust von Selbstkompatibilität und Fertilität in das im Wesentlichen homozygote Keimgewebe eingeführt werden.
Im Wesentlichen sind die Schritte zum Erhalten der Pflanzen wie folgt:
Ausgangspunkt ist eine diploide, selbstkompatible Kartoffellinie (Beispiele geeigneter Linien wurden unter Deponentenreferenz AGVD 1, AGVD 2, AGVD 3 und AGVD 17 niedergelegt). Generell kann eine Linie, die aufgrund der Anwesenheit des Sli-Gens selbstkompatibel ist, als Ausgangspunkt verwendet werden. Pflanzen dieser diploiden, selbstkompatiblen Linie werden selbstbefruchtet, und Samen, erhalten von samentragenden Beeren, werden erneut ausgesät und zu Nachkommenpflanzen herangezogen. Keine oder nur wenig Aufmerksamkeit wird dem agronomischen Aussehen der Pflanzen in diesem Stadium geschenkt. Sie können welk und schwächlich aussehen, mit nur wenig Blumen. Dennoch wird die Selbstbefruchtung mindestens drei Mal, aber bevorzugt 4 oder 5 oder sogar 6–8 Mal wiederholt. So erhält man eine Linie von im Wesentlichen homozygoten, fertilen, selbstkompatiblen und diploiden Kartoffelpflanzen, im Wesentlichen durch Selbstbefruchtung und Selektion auf Pflanzen, die fertile Nachkommenschaft produzieren.
Als nächstes wird dem im Wesentlichen homozygoten, fertilen, selbstkompatiblen, diploiden Kartoffel-Genotyp ein agronomisch wünschenswertes Merkmal hinzugefügt, indem man eine Pflanze der Linie mit einer Pflanze einer nicht verwandten, im Wesentlichen heterozygoten, diploiden Kartoffellinie kreuzt, bevorzugt einer Linie, die ein agronomisch wünschenswertes Merkmal aufweist. Diese im Wesentlichen heterozygote Linie (wobei der Begriff lediglich besagt, dass die Linie keine im Wesentlichen homozygote Linie wie hier verwendet ist) fungiert als Donor für ein agronomisch wünschenswertes Merkmal, in diesem Fall Wuchskraft.
Der resultierende Hybrid wird selbstbefruchtet und/oder rückgekreuzt zu der selbstkompatiblen Linie, bei gleichzeitiger Selektion auf mehr Wuchskraft. So wird die Wuchskraft der im Wesentlichen homozygoten, fertilen, selbstkompatiblen, diploiden Kartoffelpflanzenlinie verstärkt, und gleichzeitig wird die Linie agronomisch verbessert. Diese Schritte resultieren also in einer wuchskräftigen, fertilen, homozygoten, selbstkompatiblen, diploiden Kartoffel: Die Wuchskraft kann durch Kreuzung mit anderen im Wesentlichen heterozygoten diploiden Kartoffellinien noch weiter verstärkt werden, wobei die zusätzlichen Linien als Donors für weitere agronomisch wünschenswerte Merkmale dienen, gefolgt von Selbstbefruchtung und/oder Rückkreuzung zu der selbstkompatiblen Kartoffellinie bei gleichzeitiger Selektion auf diese zusätzlichen Merkmale, wobei die Schritte in der Bereitstellung diploider Kartoffelzuchtlinien resultieren.
Um diploide Elite-Kartoffelzuchtlinien zu produzieren, wird der Zuchtwert der Zuchtlinien weiter verbessert durch gegenseitige Kreuzung, Selbstbefruchtung und Rückkreuzung, bei gleichzeitiger Selektion auf die agronomisch wünschenswerten Merkmale, mit der die Zuchtlinie versehen ist, und durch Entwicklung von Linien, die gute Kombinationsfähigkeiten mit anderen Linien aufweisen. Solche Kombinationsfähigkeiten werden durch die Verwendung experimenteller Kreuzungen beurteilt.
Schließlich können hybride Kartoffelkultivare durch Kreuzung einzelner diploider Elite-Kartoffelzuchtlinien mit guten Kombinationsfähigkeiten produziert werden. Die von dieser Kreuzung homozygoter Eltern resultierenden Samen sind hybride TPS, die uniform sind.
Bei Verwendung der Schritte der vorliegenden Erfindung resultieren ungefähr 7 bis 8 Selbstbefruchtungszyklen in im Wesentlichen homozygoten Pflanzen, aber der erfahrene Fachmann wird verstehen, dass auch mehr Generationen der Selbstbefruchtung verwendet werden können. Auch weniger Generationen, beispielsweise sechs Generationen, können verwendet werden, um im Wesentlichen homozygote Pflanzen der vorliegenden Erfindung bereitzustellen. Die Anzahl der Rückkreuzungsgenerationen kann sogar auf drei reduziert werden, um mehr als 95% Homozygosität bei Anwendung molekularer genetischer Marker zu erreichen.
Im Wesentlichen ermöglichen es die neuartigen Schritte zur Produktion hybrider Kartoffelkultivare, eine neue Kartoffelvarietät innerhalb von ungefähr 5 Jahren zu produzieren. Ein detailliertes Verfahren für die Produktion hybrider Kartoffeln, angefangen von AGVD17 (F3-Linie) wird in Beispiel 5 gegeben. Dese Linie ist zu > 80% homozygot, so dass sehr wenige Selbstbefruchtungen benötigt werden, um eine Pflanze zu erhalten, die ungefähr 95%–100% homozygot ist. Zusätzlich ist AGVD17 bereits wuchskräftig, wie hier definiert.
Die vorliegende Erfindung stellt nun Schritte zur Produktion eines genetisch homogenen oder uniformen TPS bereit. Diese Schritte sind inter alia nützlich zur Vermeidung der Übertragung von Virusinfektionen zwischen Kartoffelgenerationen aber auch zur Überwindung von vielen der anderen Probleme im Zusammenhang mit klassischer Kartoffelzucht, „Samen”-Kartoffelproduktion und Transport und Anbau. Außerdem kann das vorliegende Elternmaterial für die Produktion von Hybridsamen in Form von Samen bewahrt werden und nicht in Form von vegetativem Material, wie es die traditionelle TPS-Produktion erfordert.
Die vorliegende Erfindung stellt in einem Aspekt Schritte für die Produktion eines hybriden Kartoffelkultivars bereit, umfassend die Verwendung des niedergelegten Pflanzenmaterials, das hier als Ausgangsmaterial bereitgestellt wird.
Alternativ können andere im Wesentlichen homozygote, diploide, fertile, wuchskräftige und selbstkompatible Pflanzenlinien von den Niederlegungen, auf die hier verwiesen wird, entwickelt werden, und die Produktion eines hybriden Kartoffel-Kultivars kann ab diesem frühen Stadium durch Anwendung der hier bereitgestellten Lehrmethoden beginnen, da die gegenwärtigen Erfinder demonstriert haben, dass dieser Weg, wenn auch mühsam, erfolgreich ist. Ein solches alternatives Zuchtmaterial ist auch wuchskräftig, im Wesentlichen homozygot, diploid, fertil und selbstkompatibel.
Als ein erster Schritt kann eine frühe Entwicklungsphase die Bereitstellung einer Pflanze einer ersten kultivierten Kartoffelspezies (Solanum tuberosum) oder einer verwandten kreuzbaren Spezies (normalerweise eine knollentragende Solanum-Spezies) umfassen.
Dann wird die Pflanze zu einer Linie selbstkompatibler, diploider Kartoffelpflanzen entwickelt, bevorzugt einer Solanum tuberosum. Eine diploide Kartoffel ist normalerweise selbstinkompatibel. Die Selbstkompatibilität kann entsprechend von verwandten Spezies eingeführt werden (siehe z. B. Hermsen, J. G. Th. 1978, Euphytica 27, 1–11).
Die resultierende Linie selbstkompatibler, diploider Kartoffelpflanzen wird dann zu einer homozygoten, fertilen, selbstkompatiblen, diploiden Kartoffellinie entwickelt. Homozygote Diploide können durch Verdopplung von Haploiden (Uijtewaal et al., 1987, Theor. Appl. Genet. 751–78) mit einer anderen Kultur (Jacobsen und Sopory, 1977, Theor. Appl. Genet. 52, 119–123), durch Eizellenkultur oder durch wiederholte Selbstbefruchtung (Phumichai & Hosaka, 2006, Euphytica 149, 251–258) erhalten werden. Letztere Schritte wurden verwendet, um die homozygote, fertile, selbstkompatible, diploide Kartoffellinie, welche die Grundlage der hier beschriebenen wuchskräftigen Pflanzen bildete, zu entwickeln.
Dann wird die homozygote, fertile, selbstkompatible, diploide Kartoffellinie zu einer wuchskräftigen, fertilen, homozygoten, selbstkompatiblen, diploiden Kartoffellinie entwickelt. Durch Kreuzung mit anderen diploiden Kartoffelpflanzen, Selbstbefruchtung und Rückkreuzung, bei gleichzeitiger Selektion auf mehr Wuchskraft, kann die Wuchskraft verbessert werden. Es ist festzuhalten, dass hohe Populationen benötigt werden und dass sogar für einige nicht verwandte, im Wesentlichen heterozygote diploide Kartoffellinie, die als Donor des agronomisch wünschenswerten Merkmals verwendet wurden, sehr wenige selbstkompatible Pflanzen in einer Population von 1000 Pflanzen gefunden werden können. Generell werden solche ersuche beendet, und nur wenn ungefähr 10–50% der Nachkommenpflanzen selbstkompatibel sind (wie es im Fall von D2 im Beispiel 2 unten der Fall ist) weist die Donorlinie eine so gute allgemeine Kombinationsfähigkeit auf, dass eine erfolgreiche Einführung des agronomischen Merkmals in die selbstkompatible Abstammung vorgesehen ist.
Dann wird die wuchskräftige, fertile, homozygote, selbstkompatible, diploide Kartoffellinie zu einer diploiden Kartoffelzuchtlinie entwickelt. Bevorzugt werden mindestens zwei separate wuchskräftige, homozygote, selbstkompatible, diploide Kartoffellinien produziert, und mindestens zwei verschiedene diploide Kartoffelzuchtlinien werden entwickelt. Solche Zuchtlinien umfassen eine hohe Anzahl agronomisch wünschenswerter Merkmale. Agronomisch wünschenswerte Merkmale werden durch Kreuzung mit anderen diploiden Kartoffelpflanzen, Selbstbefruchtung und Rückkreuzung bei gleichzeitiger Selektion auf diese Merkmale eingeführt. Dieses Zuchtprogramm kann Testen auf Krankheiten umfassen, beispielsweise ob die Sprossen oder Knollen frei von Krankheiten sind oder ob sie gegen Krankheiten resistent sind.
Dann werden die diploiden Kartoffelzuchtlinien zu diploiden Elite-Kartoffelzuchtlinien entwickelt. Dies wird erreicht, indem der Zuchtwert durch gegenseitige Kreuzung, Selbstbefruchtung und Rückkreuzung bei kontinuierlicher Selektion auf agronomisch wünschenswerte Merkmale verbessert wird. In diesem Stadium werden experimentelle Kreuzungen vorgenommen, um allgemeine Kombinationsfähigkeiten zu beurteilen. Die diploiden Elitelinien können nun auch zu tetraploiden (4x) Elitelinien durch an sich bekannte Schritte wie chemische Behandlung mit z. B. Colchicin oder durch „spontane” Verdopplung des Genoms unter Verwendung von Gewebekultur entwickelt werden.
Schließlich werden von diesen diploiden oder tetraploiden Elite-Kartoffelzuchtlinien durch Kreuzung gut kombinierender Zuchtlinien hybride Kartoffelkultivare produziert. Die erhaltenen Samen sind hybride, uniforme TPS.
Die Schritte der Erfindung zur Produktion eines hybriden Kartoffelkultivars umfasst die Schritte, in denen eine diploide Kartoffelzuchtlinie entwickelt wird. Die Schritte umfasst folgende Schritte:

(a) Bereitstellen einer ersten Kartoffelpflanze, wobei die erste Kartoffelpflanze eine Pflanze einer diploiden, selbstkompatiblen und im Wesentlichen homozygoten Kartoffellinie ist, bevorzugt eine Pflanze einer wuchskräftigen, fertilen, homozygoten, selbstkompatiblen, diploiden Kartoffellinie, bevorzugter eine diploide Kartoffelzuchtlinie;
(b) Bereitstellen einer zweiten Kartoffelpflanze einer Kartoffellinie, die ein beliebiges Niveau an Ploidität, bevorzugt diploid, und/oder ein beliebiges Niveau an Homozygosität aufweisen kann, wobei die zweite Kartoffelpflanze als Donor für ein agronomisch wünschenswertes Merkmal, das in die im Wesentlichen homozygote Linie der ersten Kartoffelpflanze oder zumindest in eine Nachkommenpflanze, resultierend aus einer Kreuzung zwischen der ersten und zweiten Pflanze, introgressiert werden soll dient, wobei das Merkmal ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Insektentoleranz, Nematodenresistenz, Krankheitsresistenz (einschließlich aber nicht beschränkt auf Resistenz gegen Schorf, verursacht durch Streptomyces spp, Mehltau, Rhizoctonia, Silberschorf, Phytophthora infestans), Herbizidtoleranz, Kältetoleranz, Dürretoleranz, Nässetoleranz, Toleranz gegen Trocken- und Nassfäule, Salinitätstoleranz, Wachstumsrate, Knollenentwicklungsdefekte (z. B. missgestaltete oder beschädigte Knollen), Knollenertrag, Knollengröße, Knollenhautfarbe, Augentiefe, Knollenform, Knollenfleischfarbe, Knollengeschmack, Knollenlagerfähigkeit, Knollenschlafperiode, Knollenhaltbarkeit, Resistenz gegen Knollenaustrocknung, Stärkegehalt der Knolle, Trockenmassegehalt der Knolle, Knollenkochqualität, Knollenbratqualität, Pommesqualität der Knolle, Knollenuniformität und Frostsüßeresistenz.

Nach der Bereitstellung dieser zwei Pflanzen umfassen die Schritte dann den Schritt, in dem:

(c) die erste und zweite Kartoffelpflanze fremdbestäubt werden, sodass eine der Elternpflanzen samentragende Früchte (Beeren) produziert, und die Samen dieser Früchte gesammelt werden, um einen hybriden Nachkommensamen bereitzustellen.

Aus den Samen werden Pflanzen gezogen, und die Pflanzen, die das agronomisch wünschenswerte Merkmal von der Donorpflanze enthalten, werden entweder direkt oder im Anschluss an weitere Selbstbefruchtungs- und Rückkreuzungsschritte selektiert, wie nach dem Stand der Technik in der Pflanzenzucht gut bekannt ist. In diesen Schritten können Marker verwendet werden, um den Züchtungsprozess zu unterstützen.
Aus dem hybriden Nachkommensamen wird bevorzugt eine Pflanze gezogen, die anschließend zu einer Pflanze in der wiederkehrenden Elternlinie rückgekreuzt wird.
Die folgenden Schritte sind für keine der obigen Schritte wesentlich. Aber diese zusätzlichen Schritte können entweder für die Produktion neuer homozygoter, selbstkompatibler, diploider Elite-Zuchtlinien sorgen, die als Eltern für die Einbindung noch weiterer Merkmale in eine Nachkommengeneration dienen können. Die Pflanzen der Erfindung sind fertil und wuchskräftig. Diese zusätzlichen Vorteile werden durch die folgenden weiteren Schritte erreicht, in denen:

(d) aus dem Nachkommensamen eine hybride Nachkommenkartoffelpflanze gezogen wird, und
(e1) Knollen von der hybriden Nachkommenkartoffelpflanze geerntet werden, um Knollen, die das Merkmal tragen, bereitzustellen, oder
(e2) die hybride Nachkommenkartoffelpflanze selbstbefruchtet wird oder die hybride Nachkommenkartoffelpflanze zu einer Kartoffelpflanze der Linie der ersten Kartoffelpflanze rückgekreuzt wird, um weitere Nachkommenpflanzen, die das Merkmal aufweisen, bereitzustellen, und wobei die Nachkommenpflanzen nach jedem Rückkreuzungs- oder Selbstbefruchtungsschritt zunehmend homozygot sind.

Bevorzugt ist die zweite in den oben beschriebenen Schritten verwendete Kartoffelpflanze eine hybride Nachkommenkartoffelpflanze wie in Schritt (d) oben definiert und wird durch die oben beschriebenen Schritte erhalten. Bevorzugter ist die zweite in den oben beschriebenen Schritte n verwendete Kartoffelpflanze eine hybride Nachkommenkartoffelpflanze wie in Schritt (e2) oben definiert und wird durch die oben beschriebenen Schritte erhalten.
Bevorzugt umfasst der Schritt (e2) zwischen 2 und 7 Rückkreuzungen unter Verwendung einer Pflanze der Linie AGVD1, AGVD2, AGVD3 oder AGVD 17 als wiederkehrendes Elternteil und Testen der Nachkommenpflanzen auf die Anwesenheit des Merkmals (z. B. in Form der homozygoten oder heterozygoten Anwesenheit von Allelen, die für das Merkmal verantwortlich sind), gefolgt von einer oder zwei (oder mehr) Selbstbefruchtungen, um eine im Wesentlichen homozygote Pflanze bereitzustellen, die genetisch mit einer Pflanze der Population AGVD1, AGVD2, AGVD3 oder AGVD17 übereinstimmt, aber in der Allelen, die für das Merkmal verantwortlich sind, auf heterozygote Weise, bevorzugt auf homozygote Weise, anwesend sind. Diese Pflanze hat mindestens ein zusätzliches Allel, das in der Population AGVD1, AGVD2, AGVD3 oder AGVD 17 nicht verfügbar ist.
Die oben beschriebenen Schritte stellt nun einen Züchtungsprozess für die Produktion homozygoter Zuchtlinien oder von Elite-Zuchtlinien bereit, basierend auf dem Hintergrund der Population AGVD1, AGVD2, AGVD3 oder AGVD17, welchem Hintergrund nacheinander weitere Allelen hinzugefügt, um Elite-Zuchtlinien bereitzustellen, in denen wünschenswerte Merkmale gestapelt sind.
Die Schritte der vorliegenden Erfindung stellen nun erstmals Schritte bereit, um die Übertragung von Virusinfektionen zwischen Kartoffelgenerationen zu verhindern und gleichzeitig viele der anderen Probleme nach dem Stand der Technik im Zusammenhang mit der Züchtung neuer Kartoffelvarietäten und der kommerziellen Produktion von Kartoffeln für den Konsum zu lösen. Dies wird durch die Bereitstellung eines TPS möglich, d. h., eines botanischen Samens, aus dem eine Kartoffelpflanze gezogen werden kann, die Knollen für den Konsum produziert, wobei die Samen aus einer Kreuzung stammen, in der mindestens eines der Elternteile eine Pflanze einer diploiden, selbstkompatiblen und im Wesentlichen homozygoten Kartoffellinie ist, bevorzugt wobei die Samen aus einer Kreuzung stammen, in der beide Elternteile Pflanzen einer diploiden, selbstkompatiblen und im Wesentlichen homozygoten Kartoffellinie sind.
Ein wichtiger Vorteil dieser neuen Schritte besteht darin, dass auf diese Weise die Übertragung einer Infektion mit einem Virus, der nicht durch die Gameten und Samen verbreitet wird, effektiv verhindert werden kann.
Die gegenwärtigen Erfinder stellen nun Schritte zur weiteren Züchtung homozygoter Linien bereit, die leicht zu handhaben sind und die verglichen mit durch Inzucht erzeugten Linien nach dem Stand der Technik sich durch bessere Fertilität und Pflanzenwuchskraft bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung von Selbstkompatibilität und einem hohen Niveau an Homozygosität auszeichnen. Es ist anzuerkennen, dass, genau wie bei der Tomate, eine 100%ige Homozygosität nicht immer notwendig ist, um ein effizientes Züchtungsprogramm bereitzustellen. Dies ist kein Problem, solange die Selbstkompatibilität aufrechterhalten bleibt.
Die genetische Übertragung agronomisch wünschenswerter oder günstiger Merkmale in eine homozygote Kartoffellinie wurde nun erstmals mit Erfolg gezeigt.
Basierend auf den hier bereitgestellten Mitteln und Schritten wird der Fachmann in der Lage sein, erfolgreich homozygote Kartoffelzuchtlinien basierend auf seinem eigenen Keimgewebe zu produzieren. Außerdem wird es der Fachmann zu schätzen wissen, dass Mittel und Schritte bereitgestellt werden, die es ihm ermöglichen, beispielsweise weitere Merkmale in den gegenwärtig bereitgestellten selbstkompatiblen und im Wesentlichen homozygoten Linien zu stapeln, um eine Population von Linien zu erzeugen, die im Hinblick auf agronomisch wünschenswerte Merkmale angereichert sind und die ihrerseits als Keimgewebe für kommerzielle Züchtung dienen können.
BEISPIELE
Beispiel 1. Allgemeine Beschreibung des Zuchtverfahrens und der Stammbäume.
Es wurden viele Versuche unternommen, homozygote, fertile, selbstkompatible, diploide Genotypen der Kartoffel zu erzeugen, ohne Erfolg. Diese Versuche umfassten die Bildung verdoppelter Haploide und das anschließende Screening auf fertile Blumen. Mehrere Schritte wurden angewendet, wie eine andere Kultur, um haploide und eventuell doppelt haploide homozygote Pflanzen zu regenerieren, wiederholte Selbstbefruchtungen, um das Niveau an Homozygosität in existierendem diploiden Keimgewebe zu erhöhen und Bestäubung unter Verwendung von S. phureija als Pollendonor zu reizen, um Embryobildung aus nicht befruchteten Eizellen herbeizuführen. Besonders die letzteren Schritte erfolgten in großem Umfang durch Analyse von mehr als zwei Millionen Nachkommen, allerdings ohne den gewünschten Erfolg. Keiner dieser Tests resultierte in wuchskräftigen, selbstkompatiblen Pflanzen.
Eine im Wesentlichen homozygote Kartoffellinie wurde durch mehrere Generationen von Selbstbefruchtungen von Pflanzen einer Linie, abgeleitet von öffentlichem Keimgewebe, erhalten, welche Pflanzen das die Selbstkompatibilität steuernde Sli-Gen haben (Phumichai et al. Euphytica (2006) 149: 227–234). Diese Pflanzen, hier als „H3 oder IVP07-1001/4 bezeichnet, wuchsen schlecht, hatten sehr wenig Blumen, und jede Beere enthielt nur ein paar Samen. Außerdem waren die Pflanzen sehr klein (max. 60 cm). Die Pflanzen produzierten fast keine Knollen, und die Knollen, die gebildet wurden, waren sehr klein (durchschnittliches Knollengewicht von ungefähr 5 Gramm/Knolle). Alles in allem waren die Pflanzen von keinem Wert für die kommerzielle Kartoffelzucht, da sie ein Pflanzengewicht und einen Knollenertrag von weniger als 20% des diploiden Zuchtklons RH89-039-16 aufwiesen. Die Pflanzen enthielten lediglich homozygote Allelen auf vielen Loci in ihrem Genom, waren selbstkompatibel und diploid.
Im Sommer 2008 wurden Pflanzen dieser IVP07-1001/4-Linie mit verschiedenen diploiden Donorlinien (D1, D2 und D3, vollständiger Stammbaum siehe ) gekreuzt. D1 ist früh, hat längliche, ovale Knollen, ein hellgelbes Fleisch und eine gute Bratqualität und gute Kochqualität aus und wurde als männlicher Elternteil verwendet (Tabelle 6). Der resultierende Abkömmling wird in diesem Beispiel als F1(D1) bezeichnet. Andere F1 Nachkommenpflanzen wurden auf ähnlich Weise aber unter Verwendung von Donor D2 als weiblicher Elternteil erhalten. D2 ist ein diploider Elite-Zuchtklon, der im Wesentlichen nicht homozygot und nicht selbstkompatibel ist, aber der das wünschenswerte agronomische Merkmal von frühem Kochen, ovalen Knollen, gelbem Fleisch und guter Chipsqualität hat. Dies resultierte in als F1(D2) bezeichneten Linien.
Die obigen F1s (D1) wurden selbstbefruchtet, um eine F2(D1)-Linie zu produzieren. Diese Linie wurde unter der Züchterreferenz AGVD1 niedergelegt. Schätzungsweise ist AGVD zu ungefähr 50% homozygot, was bedeutet, dass ungefähr 50% der Loci, in denen sich die Eltern unterscheiden, homozygot sind.
F1(D1) wurde mit F1(D2) gekreuzt, um eine pseudo F2 zu produzieren. Diese Linie (F2(D1/2)) wurde unter der Züchterreferenz AGVD2 niedergelegt. Schätzungsweise enthält AGVD2 ungefähr 25% homozygote Allelen, die von IVP07-1001/4 stammen.
Die F1 (D1) wurden ebenfalls mit IVP07-1101/4 rückgekreuzt, um eine BC1-Linie zu erzeugen. Diese Linie (BC1(D1) und BC1(D2) wurden unter der Züchterreferenz AGVD3 niedergelegt. Schätzungsweise ist AGVD3 zu ungefähr 75% homozygot für die Loci, in denen sich die Eltern unterscheiden.
Andere F1-Nachkommenpflanzen wurden auf ähnliche Weise unter Verwendung von Donor D3 als weiblichen Elternteil erhalten. D3 ist ein diploider Zuchtklon mit gelbem Fleisch und mit den Resistenzgenen R3, H1, Gpa2, RXadg. Dies resultierte in einer Linie, bezeichnet als F1(D3).
Ähnlich wurde, wie oben beschrieben, F1(D3) selbstbefruchtet, um F2(D3) zu erzeugen, und mit dem Sli-Gen rückgekreuzt, um den Nachkommen BC1(D3) zu erzeugen.
F1(D1) wurde mit F1(D2) gekreuzt, um eine pseudo F2 zu produzieren. Diese Linie (F2(D1/S)) wurde unter der Züchterreferenz AGVD2 niedergelegt. Schätzungsweise ist AGVD2 zu ungefähr 25% homozygot für die Loci, in denen sich die Eltern unterscheiden.
F1(D1) wurde mit ebenfalls mit IVP07-1001/4 rückgekreuzt, um eine BC1-Linie zu produzieren. Diese Linie (BC1(D1) wurde unter der Züchterreferenz AGVD3 niedergelegt. Schätzungsweise ist AGVD3 zu ungefähr 75% homozygot für die Loci, in denen sich die Eltern unterscheiden.
Die BC1s wurden in einer Winterpflanzschule selbstbefruchtet, was in BC1S1-Populationen resultierte. Im nächsten Sommer (2010) wurden die F2, die pseudo F2 und die BC1S1 in Saatbeeten in einer Pflanzschule ausgesät und in kleine Töpfe mit Torferde umgesetzt. Im Juni 2010 wurden die Setzlinge in ein Feld mit einem Lehmboden und einem Sandboden in den Niederlanden umgepflanzt. Insgesamt wurden über 15.000 Pflanzen von den Setzlingen herangezogen und auf Selbstkompatibilität, gute Knollenqualität und guten Knollenertrag selektiert. Die meisten F2- und BC1S1-Populationen wiesen eine sehr niedrige Häufigkeit an Selbstkompatibilität auf. Seltene Pflanzen mit einigermaßen gutem Beeren- und Samensatz wurden für Nachkommenschaftsversuche ohne weitere agronomische Beurteilungen selektiert. Nur zwei F2-Populationen, die von der D2 × H-Kreuzung stammten, wiesen ungefähr 25% Selbstkompatibilität auf. Für jede der am meisten selbstkompatiblen Populationen wurden maximal fünfzehn Pflanzen mit der besten Knollenqualität und -quantität für Nachkommenschaftsversuche selektiert.
Pflanzen der pseudo F2s erwiesen sich als viel wuchskräftiger als die anderen Populationen, wahrscheinlich weil diese Pflanzen keinen Locus mit homozygoten Allelen der Elternpflanzen enthalten. Eine dieser Populationen wies über 50% Selbstkompatibilität auf. Auf ähnliche Weise, wie oben beschrieben, wurden ebenfalls maximal fünfzehn Pflanzen der am meisten selbstkompatiblen Populationen für Nachkommenschaftsversuche selektiert.
Außerdem wurden Kreuzungen mit selbstkompatiblen Pflanzen vom Feld als Pollendonor an zwei bis zwölf Pflanzen der Donors D1–D19 vorgenommen (Beispiel 3). Nach der Beurteilung der Knollenqualität und -quantität wurden nur Kreuzungen mit selektierten Pflanzen oder deren vollständige Geschwister, im Fall eines Mangels einer ausreichenden Anzahl von Kreuzungen, für Nachkommenschaftsversuche selektiert.
Auf diese Weise werden in jeder Generation Pflanzen im Hinblick auf Selbstkompatibilität und gute agronomische Leistung selektiert. Samen der selbstbefruchteten Beeren dieser selektierten Pflanzen werden für weitere Versuche gesammelt, um homozygote Linien zu erzeugen. Außerdem werden Kreuzungen der selektierten Pflanzen mit anderen diploiden Donors oder anderen Zuchtlinien vorgenommen, um die genetische Variation zu verbessern. Diese F1-Samen sind heterozygot, und mehrere Runden an Inzucht sind nötig, um homozygote Nachkommen mit den gewünschten Merkmalen zu erzeugen.
Auf diese Weise können zwei Generationen von Selektionen und Kreuzungen pro Jahr gemacht werden. Dieser Prozess wird durch die Nutzung von Marker-unterstützter Züchtung unter Verwendung diagnostischer Marker für spezifische Merkmale und willkürlicher Marker für das wiederkehrende Eltern-Genom noch weiter verbessert. Wenn Elite-Eltern erhalten wurden, können Derivate von diesen Linien durch zwei oder drei Generationen der Rückkreuzung und zwei Generationen der Selbstbefruchtung gemacht werden.
Beispiel 2 Züchtung einer selbstkompatiblen, diploiden Kartoffel.
1. Einführung
Ein gemeinsames Merkmal der diploiden Kartoffel ist Selbstinkompatibilität (SI); bei Selbstbefruchtung wird keine vitale Nachkommenschaft erzeugt. Das von Solanum chacoense stammende S-Locus-Inhibitorgen (Sli) wurde beschrieben (Euphytica 99, 191–197, 1998), um diese Selbstinkompatibilität zu hemmen und die diploide Kartoffellinie selbstkompatibel (SC) zu machen. Bei wiederholten Selbstbefruchtungen wurden nahe homozygote selbstkompatible diploide Kartoffelklone erzeugt (Genome 48, 977–984, 2005). Die landwirtschaftliche Qualität dieser Klone war in der Tat sehr schlecht und waren hinsichtlich Keimung, Pflanzenwachstum, Knollenqualität und Knollenertrag schlecht.
2. Experimente
2.1 Materialien
Um selbstkompatible Kartoffelklone mit viel höherem Niveau an landwirtschaftlichen Merkmalen zu entwickeln, haben wir das Sli-Gen mit verschiedenen Kartoffelklonen gekreuzt, bezeichnet als: IVP97-079, IVPAA-096 und SH83-92-488.. Diese Klone sind bei Dr. R. C. B. Hutten, Labor für Pflanzenzüchtung, Universität Wageningen, Niederlande verfügbar. Wie hier verwendet werden diese Klone als Klone D1, D2 bzw. D3 bezeichnet. Die Abkömmlinge (F1) wurden selbstbefruchtet und zu dem Sli-Gendonor rückgekreuzt, um F2- bzw. BC1-Populationen zu erzeugen. BC1 wurde selbstbefruchtet, um BC1S1-Populationen zu erzeugen. Alle diese Kreuzungen und Selbstbefruchtungen wurden ohne irgendeine andere Selektion als Selbstkompatibilität der Pflanzen durchgeführt.
2.2 Beurteilung der Nachkommenschaft in einem Winterversuch
In einem Pilotexperiment wurden mehrere willkürliche BC1- und F2-Abkömmlinge in einem beheizten Gewächshaus mit 16 Stunden künstlichem Licht angebaut, während die Außentemperaturen während fast drei Monaten unter Null lagen. Wir beurteilten die selbstkompatiblen% als die Anzahl der Pflanzen mit Beeren nach Handbestäubung und den Ertrag als das Gewicht der Knollen pro Pflanze (Tabelle 2).
Ergebnisse

Der Sli-Donor ist selbstkompatibel (SC), und die meisten der F1- und BC1-Pflanzen waren ebenfalls selbstkompatibel, während eine Minderheit der F2-Pflanzen selbstkompatibel war. Der Sli-Donor wies einen extrem niedrigen Knollenertrag auf, während der Knollenertrag von BC1 und einem F2 ungefähr 50% des F1-Knollenertrags war. Der Knollenertrag von einigen BC1-Pflanzen war nahe dem der F1-Pflanzen, und einige (unselektierte) F2-Pflanzen waren besser als die schwächsten F1-Pflanzen. Tabelle 2. Einige Eigenschaften von im Winter angebauten Pflanzen eines diploiden Kartoffelzuchtprogramms zur Einführung des Sli-Gens.

	Anz. Pflanzen	Kompatibilität	Ertrag (Gramm pro SC-Pflanze)	Variation
		Häufigkeit (%)
Sli-Donor	2	100	22*	0–43
F1 (HxD3)	9	89	443*	258–634
BC1 (Hx(HxD1)	49	81	206**	0–524
BC1 (Hx(HxD2)	64	72	237**	28–543
F2 selbstbefr. (HxD1)	23	22	252**	131–376
F2 selbstbefr. (HxD2)	20	25	69**	0–201

* von Knolle
** von Setzling

2.3 Beurteilungen der Progenese im Feld
Im Sommer 2010 wurden Nachkommenpflanzen von F2- und BC1S2-Populationen im Feld getestet, um selbstkompatible Nachkommenpflanzen mit guter landwirtschaftlicher Leistung zu selektieren (Tabelle 3). Tabelle 3. Züchtungsschema zur Einführung der Selbstkompatibilität (SC) in eine diploide Kartoffel. Die vielversprechendsten Materialien sind durch Fettdruck gekennzeichnet.
*ausreichender Samensatz
Selfed = Selbstbefruchtet
Parents = Eltern
Plants = Pflanzen
Populations tested = Getestete Populationen
Plants in the field = Pflanzen im Feld
Self compatible plants = Selbstkompatible Pflanzen
Plants selected = Selektierte Pflanzen
Ergebnisse
Wir testeten 52 F2-Populationen, umfassend 30 bis 840 Pflanzen und 62 BC1S1-Populationen, umfassend 1 bis 390 Pflanzen, insgesamt 9660 F2-Pflanzen bzw. 3901 BC1S1-Pflanzen. Die meisten der Populationen wiesen ein schwaches Wachstum und eine geringe Häufigkeit an Selbstkompatibilität auf. Nur zwei F2-Populationen, abgeleitet vom D2-Elternteil, wiesen ungefähr 25% selbstkompatible Pflanzen auf. Die besten Pflanzen dieser Populationen wurden auf der Basis von Knollenertrag und Knollenqualität selektiert.
3. Schlussfolgerung

Nur zwei der 52 F2-Populationen und keine der BC1S1-Populationen wiesen ein angemessenes Niveau an Selbstkompatibilität auf. Aber unerwartet konnten die erwünschten Pflanzen ausgehend von Material, das ansonsten von Züchtern vernachlässigt worden wäre, erhalten werden. Die Hauptunterschiede der Pflanzen der Erfindung und die nach dem Stand der Technik sind in Tabelle 4 unten angegeben. Tabelle 4. Eigenschaften der elterlichen Kartoffellinien der vorliegenden Erfindung, vorgeschlagen für die Produktion von hybridem (echtem) Kartoffelsamen.

	Wuchskraft	Ploidität	Knollenertrag	Fertilität	Selbstkompatibilität
Sli-Gen-Donor (Phumichai et al. Euphytica (2006) 148:227–234)	gering	2n	gering	gering/mittel	Hoch
Donor diploides Merkmal (z. B. D1)	mittel	2n	mittel	mittel	gering
Kommerzielle Varietät	hoch	4n	hoch	hoch	gering
Linien der vorliegenden Erfindung	mittel/hoch	2n	mittel/hoch	gering/mittel	hoch

Beispiel 3 Entwicklung einer molekularen Marker-Plattform
Einführung
Zahlreiche Markersysteme sind zur Unterstützung genetischer Forschung verfügbar. Für die vorliegende Erfindung wurde eine molekulare Markerplattform in Kartoffeln entwickelt und zur Beurteilung des Niveaus an Homozygosität gegenüber Heterozygosität bei diploiden Kartoffeln verwendet.
Selektion der informativsten Sequenzen für SNP-Assays Um SNPs in Kartoffeln zu analysieren, wurde zuvor das Illumina-Standardprotokoll GoldenGate (Shen et al. 2005. Mutation Research 573:70–82) verwendet (Anithakumari et al. 2010. Mol. Breeding, 26:65–75). Diese Plattform umfasst 384 SNPs und wurde später um andere 768 SNPs erweitert. Diese 384 und 768 SNPs wurden unter Verwendung von EST-Sequenzen entwickelt, die mRNA ohne Intron-Sequenzen darstellen. Da die gegenwärtigen Erfinder Zugriff auf die erste Entwurfssequenz des Kartoffelgenoms (www.potatoaenome.net) haben, war es möglich, die mRNA mit der genomischen DNA-Sequenz einschließlich der intervenierenden Sequenzen zu vergleichen. Dieser Vergleich mit der Kartoffelgenomsequenz wurde mithilfe des Basic Local Alignment Search Tools (BLAST. Altschul et al. 1990. J. Mol. Biol. 215:403–410) durchgeführt. Dies resultierte in 538 bzw. 168 Treffern. Es wurde erachtet, dass das Vorkommen mehrerer BLAST-Treffer paraloge oder Intron-Überbrückungssequenzen reflektierte. Diese wurden aus der ursprüngliche Sammlung von SNPs, die erst für die GoldenGate-Analyse entwickelt wurden, entfernt (Anithakumari et al. 2010). Dies resultierte in 279 und 453 eindeutigen BLAST-Treffern, die das Vorkommen von nur einer Kopie in der Kartoffelgenomsequenz von Solanum tuberosum Group Phureija DM1-3 516R44 (CIP801092) darstellte, wie bislang bekannt (Potato Genome Sequencing Consortium, www.potatoaenome.net).
Von den insgesamt 732 SNPs mit eindeutigen BLAST-Treffern waren nur ein paar (31 Fälle, gleichmäßig verteilt über den 384 und 768 Satz) wegen eines hohen Maßes an Sequenzabweichungen ausgelassen (3–6 SNPs in 101 bp). Eine Abweichung sollte erwartet werden, und eine zweite SNP wurde toleriert, um in die selektierten SNP-Überbrückungssequenzen aufgenommen zu werden.
Für das vorliegende SNP-Design wurde die minimale Sequenzlänge auf 101 bp festgelegt. Deshalb wurden 81 Sequenzen entfernt, weil sie kürzer waren. Die resultierenden 553 Sequenzen haben eine Länge von mindestens 101 bp. Insgesamt 100 Sequenzen wurden dann entfernt, weil sie unvollständige Übereinstimmungen von nur 35 bis 94 Nukleotiden innerhalb eines Gerüsts eines verdoppelten Monoploids hatten (DM-3 516R44; www.potatogenome.net). Ebenfalls entfernt wurden Sequenzen mit eingeführten Ausrichtungslücken und Sequenzen mit anderen potenziellen Abweichungsproblemen.
Obwohl fünfundzwanzig Sequenzen die oben beschriebenen Kriterien nicht erfüllten, wurden sie behalten, da sie als sehr informativ in den GoldenGate SNP-Assays bekannt waren. Diese SNPs erlaubten sogar eine Unterscheidung zwischen den fünf Genotyp-Klassen, die in Tetraploiden vorkommen (Voorrips et al., EAPR-EUCARPIA Kongress „Potato Breeding after completion oft he DNA-Sequence oft he Potato Genome", 27.–30. Juni 2010, Wageningen, Niederlande, e-Publikation auf http://edepot.wur.nl/143559, S. 42).
Schließlich wurden 515 Sequenzen selektiert. Die endgültige Selektion von 100 Sequenzen basierte auf der bekannten Kartenposition von 237 Markern (von den 515) auf der Kartoffel-Genetikkarte (Anithakumari et al., 2010, und Van Os et al., Genetics 173:1075–1087, 2006). Die selektierten Marker wurden gleichmäßig über die 12 Kartoffelchromosome verteilt, einschließlich der meist distalen telomeren sowie zentromeren Marker und mit einer Bevorzugung von SNPs, die im Klon RH (RH89-039-16; www.potatogenome.net) heterozygot waren, weil Klon RH ein Vorläufer des in der vorliegenden Forschung verwendeten Materials ist. Oder, mit anderen Worten, die Allelen von Klon RH sind auch in Material, verwendet in der vorliegenden Forschung, anwesend (siehe Tabelle 2 und ).
Testen von Markern
Die 100 wie oben beschrieben selektierten SNP-Sequenzen wurden in einem KASPar SNP-Genotypisierungssystem (KBioscience Ltd. Hoddesdon, UK; http://www.kbioscience.co.uk/lab%20services/SNP%Genotyping/genotyping_chem istry.html) verwendet. Die Marker wurden an einem Satz von 20 diploiden Kartoffelgenotypen getestet (siehe ), einschließlich der in der vorliegenden Studie verwendeten drei diploiden Eltern und ferner an dem Donor des Sli-Gens, Klon 07-1004-1 (siehe auch Beispiel 2 oben).
Ergebnisse
Alle SNP-Sequenzen erzeugten Polymorphismen in dem KASPar SNP-Genotypisierungssystem (siehe ), was einer Erfolgsrate von 100% entspricht. Insgesamt wurden 100 Marker × 20 Genotypen getestet, umfassend 2000 Datenpunkte. Wir beobachteten 29 fehlende Daten, also weniger als 2%. Zur Kontrolle wurde ein Genotyp zwei Mal getestet, wobei Pflanzenproben von verschiedenen Stellen verwendet wurden ( , Spalten 4 und 7). Alle Daten waren identisch. Diese Ergebnisse veranschaulichen, dass das KASPar SNP-Genotypisierungssystem eine effiziente, zuverlässige und reproduzierbare Markerplattform für die diploide Kartoffel ist. Dies wies darauf hin, dass das KASPar SNP-Genotypisierungssystem effizient, zuverlässig und reproduzierbar für die diploide Kartoffel ist.
Alle Marker zeigten ein sehr häufiges Vorkommen in dem in diesem Experiment verwendeten diploiden Kartoffelkeimgewebe (Anhang III). Die heterozygote Häufigkeit in dem Keimgewebe durch Verwendung dieser 100 Marker lag im Bereich von 26% bis 77%, während der Sli-Gendonor 100% homozygot war, was den Erwartungen entspricht (Phumichai et al. 2005 Genome 48: 977–984).
Die Anzahl informativer Marker zwischen dem Sli-Donor und den drei Eltern, verwendet in der vorliegenden Studie, war 54, 52 bzw. 62. Dies weist darauf hin, dass das KASPar SNP-Genotypisierungssystem auch informativ für die diploide Kartoffel ist.

Basierend auf Obigen wurde gefolgert, dass das KASPar SNP-Genotypisierungssystem, wie hier beschrieben, und basierend auf den Markern, wie hier entwickelt, effizient, zuverlässig und reproduzierbar ist und sehr informativ ist, um das Niveau an Homozygosität/Heterozygosität in der diploiden Kartoffel zu beschreiben. Tabelle 5A. Sequenzen von 100 SNP Markern in der Kartoffel

Tabelle 5B: Liste der PotSNP-Marker und deren spezifische Annotation für Position auf dem SH- und RH-Schema von Abb. 3.

Tabelle 6. Diploide Kartoffel-Genotypen, verwendet für Entwicklung und Tests von SNP-Markern.

Nr.	Abk.	Code	Kurze Beschreibung	Referenz
1	H	07-1004-1	Sli-Gendonor	07-1004-1 ist ein Abkömmling des Sli-Donors F1-1 wie beschrieben in Phumichai et al. (2005) Genome Vol. 48:977–984, Phumichai und Hosaka (2006) Euphytica 149:251–258 und Phumichai et al. (2006) Euphytica 148: 227–234.
2	D1	IVP97-079-9	Elternteil 1, verwendet in vorliegender Forschung, früh, lang, Y (gelbes Fleisch), Qkoch	Beispiele 1, 2 und 4 hierin; verfügbar von Ronald Hutten, Laboratory for Plant Breeding, Universität Wageningen
3	D2	IVPAA-096-18	Elternteil 2, verwendet in vorliegender Forschung, früh, Y, Qkoch	Beispiele 1, 2 und 4 hierin; verfügbar von Ronald Hutten, Laboratory for Plant Breeding, Universität Wageningen
4	D3	SH83-92-488	Elternteil 3, verwendet in vorliegender Forschung, R3, H1, Gpa2, Rxadg, Y	Beispiele 2 und 4 hierin; verfügbar von Ronald Hutten, Laboratory for Plant Breeding, Universität Wageningen
5	D4	Elternteil C	Elternteil der CxE-Population	Anithakumari A. M. et al. (2010) Molecular Breeding 26(1):65–75
6	D5	Elternteil E	Elternteil der CxE-Population	Anithakumari A. M. et al. (2010) Molecular Breeding 26(1):65–75
7	D3	SH83-92-488	Unabhängiger Duplo von Nr. 3	Van Os, H. et al. (2006) Genetics 173(2):1075–1087
8	D6	RH89-039-16	Verwendet für Genom-Sequenzierung	Van Os, H. et al. (2006) Genetics 173(2):1075–1087; verfügbar von Ronald Hutten, Laboratory for Plant Breeding, Universität Wageningen
9	D7	3778-16	Grp1, früh, lang (Form), Ro1	Rouppe van der Voort et al. (1997) Mo Gen Genetics 255(4):438–447
10	D8	IVP92-057-3	Früh, Lang, Y, Qbrat	Verwendet für Marker-Entwicklung in Beispiel 3
11	D9	IVP98-082-14	Lang, Y, Qbrat, H1, Qkoch	Verwendet für Marker-Entwicklung in Beispiel 3
12	D10	IVP02-089-5	Früh, lang, Y, H1, Qkoch, Zep (orangefarbenes Fleisch)	Verwendet für Marker-Entwicklung in Beispiel 3
13	D11	IVP05-113-1	Früh, y(weißes Fleisch)	Verwendet für Marker-Entwicklung in Beispiel 3
14	D12	IVP05-122-24	Qstärke, Y	Verwendet für Marker-Entwicklung in Beispiel 3
15	D13	IVP06-142-12	Wilde Spezies, hybrid: Phyt avl	Verwendet für Marker-Entwicklung in Beispiel 3
16	D14	IVP06-145-2	Wilde Spezies, hybrid: Phyt avl	Verwendet für Marker-Entwicklung in Beispiel 3
17		IVP06-148-13	Rund (Form), Qkoch, Qback	Verwendet für Marker-Entwicklung in Beispiel 3
18		IVP06-149-12	Früh, rund, Zep, Y, spectacled, Qkoch, blaue Anthocyane	Verwendet für Marker-Entwicklung in Beispiel 3
19		IVP06-155-9	Wilde Spezies, hybrid: Phyt avl	Verwendet für Marker-Entwicklung in Beispiel 3
20		IVP06-161-16	Früh, Phyt vnt1, rund, Y, H1	Verwendet für Marker-Entwicklung in Beispiel 3
21		IVPAA-134-16	Früh, rund, y (weißes Fleisch	Verwendet für Marker-Entwicklung in Beispiel 3

Früh: frühe Blüte (kurzer Zyklus); Qkoch: gute Kochqualität; Qbrat: gute Bratqualität; Phyt bedeutet Phytophtera-Resistenzgene

Beispiel 4. Entwicklung homozygoter diploider Kartoffelpflanzen und Erzeugung heterozygoter hybrider F1-Nachkommenschaft
Einführung
Die Ziele dieses Beispiels bestanden darin, homozygote diploide Kartoffellinien zu entwickeln, die selbstkompatibel (SC) sind und eine gute agronomische Leistung haben. Ein Zuchtprogramm zum Kombinieren der Selbstkompatibilität mit guter agronomischer Leistung wird im obigen Beispiel 2 beschrieben. Das Ziel des aktuellen Experiments besteht nun darin, zu beweisen, dass homozygote, diploide, selbstkompatible Kartoffel-Genotypen durch Inzucht erzeugt werden können und dass diploide Kartoffelpflanzen, die kontrastierende homozygote Loci, verstreut über das Kartoffelgenom, gekreuzt werden können (miteinander kreuzbar sind), um heterozygote hybride F1-Nachkommenschaft zu erzeugen.
Materialien und Verfahren
Ein selbstkompatibler, diploider, homozygoter Kartoffel-Genotyp, der das Sli-Gen wie im obigen Beispiel beschrieben aufweist, wurde mit zwei Kartoffelklonen, bezeichnet als D1 und D2 (siehe Beispiele 1 und 2) gekreuzt. Die F1-Nachkommenschaft wurde selbstbefruchtet, und zwei F2-Abkömmlinge wurden von zwei willkürlichen SC F1-Pflanzen erzeugt. Willkürliche selbstkompatible Pflanzen dieser zwei F2-Populationen wurden selbstbefruchtet, und pro F2-Population wurden drei F3-Populationen auf Niveau an Homozygosität und Segregation von SNP-Markern getestet.
Die 6 F2-Pflanzen wurden auf Ploiditätsniveau getestet (durch fluoreszierende Quantifizierung von DNA), und alle wurden als diploid befunden.
Ein Satz von 36 Markern wurde an 265 individuellen F3-Pflanzen durch Anwendung des KASPar-Genotypisierungssystems (siehe Beispiel 3), die alle 24 Chromosomenarme der Kartoffel abdeckten (siehe ) verwendet.
Ergebnisse
Teilsätze von 35 bis 56 Pflanzen von den sechs F3-Populationen, insgesamt 265 Pflanzen, wurden mit mindestens 24 informativen Markern pro Elternpaar getestet. Insgesamt wurden 36 Marker verwendet (siehe
). Bezüglich der Position von Markern an dem Kartoffelgenom, siehe Beispiel 3 oben. Der Sli-Donor wurde 100% homozygot für diese Marker getestet, während die D1- und D2-Eltern 20 bzw. 19 Loci enthielten, die von den 24 informativen Markern, die pro Elternpaar getestet wurden, heterozygot waren, während die anderen fünf bzw. sechs Loci homozygote Allelen enthielten, stammend von dem Donor-Elternteil (D1 oder D2).
Sechs homozygote F3-Pflanzen
Wie erwartet segregierten die F3-Populationen für Marker, die in F2 heterozygot waren und nicht für Marker, die in F2 fixiert waren ( ).
Das mittlere heterozygote Niveau lag im Bereich von 84 bis 95%, während das individueller Pflanzen im Bereich von 71 bis 100% lag (Tabelle 7). Tabelle 7. Homozygote Häufigkeiten (%) von sechs Populationen

F3-Population Donor-Elternteil Durchschnitt Bereich

126 D1 85 74–96

126B D1 88 74–100

127 D1 84 71–96

121 D2 85 71–96

122 D2 89 79–100

123 D2 94 88–100
Drei F3-Populationen der D1 × H und der H × D2 Kreuzungen wurden auf Häufigkeit homozygoter Loci basierend auf den Daten in , wie gezeigt in Tabelle 9, analysiert.
Diese Häufigkeiten werden erwartungsgemäß alle Allelen-Häufigkeiten der Eltern liefern. Es gab sechs Pflanzen von drei Populationen, die bereits zu 100% homozygot waren. Diese beinhalteten hauptsächlich homozygote Loci mit Sli-Donor-Allelen. Dies ist zu erwarten, da der Sli-Donor homozygote Allelen beinhaltet, während die anderen Eltern ein gemeinsames Allel mit dem Sli-Donor pro heterozygotem Marker enthielten. So waren Allelen, abgeleitet vom Sli-Donor, in allen Nachkommenpopulationen im Überfluss vorhanden. Diese sechs homozygoten F3-Pflanzen, bezeichnet als 122-34, 123-6, 123-20, 123-23, 123-24 und 126B-17, enthielten zwei, fünf, vier, drei, fünf bzw. sieben Loci mit homozygoten Allelen von dem Donor-Elternteil. So wurde bereits in zwei selbstbefruchteten Generationen 100% Homozygosität für 24 Marker-Loci, die 24 Chromosomenarme repräsentieren, erreicht.
Kein absolut letales Allel
Es wird oft gesagt, dass wiederholte Selbstbefruchtungen in diploiden Kartoffeln aufgrund von Inzuchtdepression nur in schwachen Pflanzen resultieren werden. Dies sollte auf zahlreiche schädliche Allele zurückzuführen sein, die Pflanzenfitness reduzieren, wenn diese Allele homozygot anwesend sind. Deshalb testeten wir die Segregation von 36 Markern in den erwähnten sechs F3-Populationen (siehe ).
Diese Marker, die gewählt wurden, weil sie für die in dieser Studie verwendeten Elternpaare informativ sind, wurden ebenfalls auf Häufigkeiten in 19 diploiden Kartoffel-Genotypen, die als Donors für das Zuchtprogramm gewählt wurden, getestet (siehe Beispiel 3, und Tabelle 9). Wenn letale Allele vorhanden sind, dann sollten Loci mit homozygoten Allelen abwesend sein. Tatsächlich wiesen sieben Marker (bezeichnet als PotSNP165, PotSNP205, PotSNP753, PotSNP238, PotSNP 700, PotSNP 100 und PotSNP 607) keine homozygoten Allelen auf, die sich von den Sli-Donor-Allelen in diesem diploiden Keimgewebe unterschieden. Die meisten dieser Marker waren bereits in F2 fixiert, die meisten von ihnen für Sli-Donor-Allele, da diese in den Eltern häufiger vorkamen, aber es wurden auch Beispiele beobachtet, wobei die F3-Population für das Allel des Nicht-Sli-Elternteils (PotSNP753 in Population 126B und 127) fixiert war. Drei dieser sieben Marker (PotSNP205, PotSNP753 und PotSNP 100) segregierten in den F3-Populationenm wobei PotSNP 753 normal segregierte und PotSNP205 und PotSNP100 verzerrte Segregation zeigten. Diese können schädliche Allele darstellen. Nur eine Pflanze mit homozygotem PotSNP100 Donor-Allelen wurde identifiziert. Ohne zu wünschen, durch Theorie gebunden zu sein, glaubt man, dass dies ein sehr schädliches Allel darstellen kann. Da eine einzelne Pflanze mit einem homozygoten Allel des Donor-Elternteils identifiziert wurde, liefert dies keinen vollständigen Beweis für ein absolut letales Allel.
F3 × F3 Kreuzungen
Die getesteten 265 F3-Pflanzen wurden in einem unbeheizten Gewächshaus im Sommer 2010 gezogen. Außerdem wurden ungefähr 600 zusätzliche F3-Pflanzen im Feld mit Lehmboden gezogen (siehe auch Beispiel 2). Alle diese Pflanzen waren von nicht selektierten F2-Pflanzen, angebaut in einer Winterpflanzschule in den Niederlanden (siehe Beispiel 2). Kreuzungen erfolgten durch Anwendung von Pollen von im Gewächshaus und im Feld angebauten selbstkompatiblen Pflanzen auf Stigma von im Gewächshaus angebauten selbstkompatiblen F3-Pflanzen. Es erfolgten nur Kreuzungen zwischen F3-Pflanzen mit verschiedenen Urgroßeltern (F3-Pflanzen von Populationen 121–123, gekreuzt mit 126–127). Die Gewächshauspflanzen, bezeichnet als 125-24, 126-31, 126B-2 und 127-21 wurden als weibliches selbstkompatibles Elternteil erfolgreich mit einer selbstkompatiblen F3-Pflanze von Population 123 als männliches Elternteil gekreuzt. Die weiblichen F3-Pflanzen waren zu mehr als 80% homozygot, während die F3-Pflanze im Feld nicht getestet wurde, aber das mittlere Homozygositätsniveau der Population 94% betrug, mit einem Bereich von 88 bis 100%.
Die Eltern der F3 × F3 Kreuzungen wurden für Loci verglichen, die bereits in der F3-Population fixiert sind (siehe Tabelle 8). Zehn homozygote Loci auf neun Chromosomen wurden identifiziert, die mindestens kontrastierend zwischen einem der vier weiblichen Elternteilen und dem einen männlichen Elternteil, die für die F3 × F3 Kreuzungen verwendet wurden, waren.

Infolgedessen wird der hybride F1-Abkömmling mindestens für diese kontrastierenden Loci heterozygot sein. Da jedes individuelle Elternpaar mindestens fünf kontrastierende Loci aufwies, wird jede individuelle Nachkommenpflanze mindestens fünf kontrastierende Chromosomregionen aufweisen. Tabelle 8. Kontrastierende fixierte Loci zwischen den Eltern von F3 × F3 Kreuzungen.

Niveau an Homozygosität		chr	126-24	126-31	126B-2	127-21
Niveau an Homozygosität	%		86	80	88	88
Kontrastierende homozygote Loci mit F3-Population 123	PotSNP392	1	x
	PotSNP038	2	x	x		x
	PotSNP985	3			x	x
	PotSNP1105	5	x	x	x	x
	PotSNP753	6			x
	PotSNP124	7				x
	PotSNP162	9	x	x	x
	PotSNP021	10			x	x
	PotSNP120	10	x	x	x	x
	PotSNP213	12	x	x
Gesamtanzahl	10	9	6	5	6	6

Die Codes 126-24, 126-31, 126B-2 und 127-21 verweisen auf individuelle F3-Pflanzen, die als weibliche Teile in Kreuzungen mit einer im Feld angebauten Pflanze der F3-Population, bezeichnet als „123”, verwendet wurde (siehe oben).
Das Niveau an Homozygosität wurde als Prozentsatz homozygoter Loci über alle getesteten Loci berechnet ( ). Das „x” verweist auf homozygote Marker mit kontrastierenden Allelen zwischen den vier weiblichen Pflanzen und der einen Pflanze von Population 123.
Schlussfolgerungen
Es wurde festgestellt, dass nach zwei Generationen von Selbstbefruchtungen homozygote, diploide Kartoffelpflanzen erhalten wurden, die Allelen von beiden Eltern aufweisen. Kein einziger Marker der 36 getesteten Marker lieferten einen Beweis für ein letales Allel. Ferner können Pflanzen mit mehr als 84% homozygoter Loci erfolgreich gekreuzt werden, um hybride Pflanzen mit mindestens fünf heterozygoten Chromosomregionen zu erhalten. Das bedeutet, dass hybride Samen, die im Wesentlichen uniform sind und die TPS darstellen, nun produziert wurden. Tabelle 9. Allel-Häufigkeiten von genomweiten SNP-Markern in diploidem Keimgewebe und F3-Populationen.
SNP marker = SNP = Marker
chrom = Chrom
allele frequencies = Allel-Häufigkeiten
Code = Code
no = Anz.
diploid germplasm = diploides Keimgewebe
F3 from H X D1/D2 = F3 von H X D1/D2
#: Anzahl von Pflanzen; HH: homozygoter Sli-Donor-Locus; DD: homozygoter Donor-Locus; HD: heterozygoter Locus; % ist der Prozentsatz heterozygoter Pflanzen, niedrige Zahlen geben ein hohes Niveau an Homozygosität in F3 an.
Beispiel 5. Züchtungsplan für eine kommerzielle Kartoffelvarietät
Ausgehend von F3-Material, erhalten von Kreuzungen zwischen einem Sli-Donor und einer anderen diploiden Kartoffel, wie beschrieben in den Beispielen 2 und 4 oben, wird unten ein Züchtungsplan zur Produktion kommerzieller Kartoffelvarietäten dargelegt. Dieser Plan besteht aus einer Anzahl aufeinanderfolgender Schritte, die, in Kombination mit den hier beschriebenen Lehren, es dem Fachmann ermöglichen, eine diploide oder tetraploide hybride Kartoffelvarietät zu erhalten, die genauso gut oder bevorzugt besser ist als existierende kommerzielle Hybride und die viel schneller als herkömmlich gezüchtete Varietäten innerhalb von fünf Jahren vervielfältigt werden können.
1. Definition der Produktvarietät
Basierend auf der hier beschriebenen Erfindung ist die Produktion einer neuartigen Kartoffelvarietät basierend auf der Produktion eines kommerziellen Hybrids kein Zufall sondern ein gezielter Designprozess, beginnend mit der Artikulation des Produktprofils der Varietät. Darin muss das erwünschte Produktprofil (Zielproduktprofil) für einen spezifischen Markt (Chips-Kartoffel, Stärkeindustrie, Konsumkartoffel) definiert werden. Außerdem müssen Beurteilungsschritte für die relevanten Merkmale in dem Produktprofil definiert werden. Bevorzugt wird die Anwesenheit relevanter Merkmale durch diagnostische Marker bewertet. Solche Marker sind im Fachgebiet der herkömmlichen Kartoffelzucht gut bekannt.
2. Feidversuche
Abhängig von der Saison, in welcher der Entwicklungsprozess begonnen wird, wird ein geeignetes Versuchsfeld ausgewählt. Bei Beginn im September oder Oktober ist bevorzugt ein auf der südlichen Halbkugel gelegenes geeignetes Versuchsfeld auszuwählen. Feldversuche können mit mindestens 2, bevorzugt mehr F3-Populationen beginnen, ausgewählt aus mindestens einer, aber bevorzugt mehr Kreuzungen eines diploiden Sli-Donors und eines anderen diploiden Kartoffel-Genotyps, der als Donor für ein agronomisches Merkmal dient, bevorzugt das Merkmal der Wuchskraft, welche F3-Populationen die diploiden, fertilen, selbstkompatiblen, im Wesentlichen homozygoten und wuchskräftigen Kartoffellinien der Erfindung, wie in Beispiel 2 veranschaulicht, darstellen. Zusätzlich zu diesen F3-Populationen werden F1-Abkömmlinge von mindestens zwei, bevorzugt mehr selektierten F2-Pflanzen (wie veranschaulicht in Beispiel 2 oben), gekreuzt mit mindestens zwei, bevorzugt mehr diploiden Kartoffel-Genotypen, die sich von den Großeltern der selektierten F2-Pflanzen unterscheiden, genommen. Mindestens 50, bevorzugt mehr individuelle Pflanzen dieser F3- und F1-Populationen werden dann auf dem gewählten Kartoffelfeld angebaut und werden selbstbefruchtet.
3. Beurteilung und Selektion
Während des Anbaus im Feld wird die Häufigkeit selbstkompatibler Pflanzen, die Beeren tragen, innerhalb einer Periode von 2–6 Wochen nach Einsetzen der Blüte beurteilt, und mindestens zwei, bevorzugt mehr F3- und F1-Populationen mit mindestens 10%, bevorzugt mehr selbstkompatible Pflanzen, werden ausgewählt. Ferner wird während der Wachstumssaison die agronomischen Merkmale, wie im Produktprofil der selbstkompatiblen Pflanzen definiert, in den selektierten Populationen beurteilt. Blattproben von allen selbstkompatiblen Pflanzen der selektierten Populationen werden für DNA-Markertests gesammelt.
Am Ende der Wachstumssaison werden die Knollenqualität und die Menge der selbstkompatiblen Pflanzen in den selektierten Populationen beurteilt, und die DNA-Marker-Genotypen werden unter Verwendung diagnostischer und willkürlicher Marker bewertet. Basierend auf dieser Beurteilung werden mindestens die fünf, bevorzugt mehr, selbstkompatiblen Pflanzen jeder Population ausgewählt basierend auf: (i) der Kombination von Merkmalen, die dem Zielproduktprofil am nächsten ist; (ii) dem höchsten Niveau an Homozygosität, und (iii) mit der maximalen Anzahl kontrastierender homozygoter Loci. Die selektierten und selbstbefruchteten F3- und F1-Pflanzen stellen F4- bzw. F2-Nachkommen in Form von Samen bereit.
4. Ernte und Versand von Knollen und Samen
Die Knollen der selektierten F3- und F1-Pflanzen sowie die F2- und F4-Samen in den Beeren dieser selektierten Pflanzen werden in einer Periode von mindestens sechs Wochen, bevorzugt mehr, nach der Blüte geerntet. Die F4-Samen werden für weitere Feldversuche, unter anderem Versuche der allgemeinen Kombinationsfähigkeiten zwischen davon angebauten F4-Pflanzen, gesammelt, und die F2-Samen liefern zusätzliche Genpools für die Züchtung und werden für weitere Feldversuche gesammelt. Je nach Saison und um Zeit zu sparen können die Samen gegebenenfalls zur nördlichen Halbkugel versandt werden, um in einem Gewächshaus angebaut zu werden, vorausgesetzt alle phytosanitären Vorschriften der beteiligten Länder sind erfüllt.
5. Lagerung und Beurteilung der Knollen
Die Knollen der selektierten F1- und F3-Pflanzen werden bevorzugt im Kultivationsgebiet gelagert, um unerwünschte Verbreitung von Krankheitserregern und Schädlingen zu vermeiden, und diese Knollen werden auf einige relevante innewohnende Knollenmerkmale der gelagerten Knollen, wie im Produktprofil definiert, beurteilt.
6. Knollenuermehrung und Beurteilungen nach 1 Jahr
Die Knollen der selektierten F1- und F3-Pflanzen werden in der nächsten Saison angebaut, bevorzugt in dem Gebiet des ursprünglichen Kartoffelfeldes, um die Verbreitung unerwünschter Krankheitserreger oder Schädlinge zu vermeiden. Mindestens zwei, bevorzugt mehr Kartoffelknollen werden pro Grundstück verwendet, und bevorzugt ein Replikat, bevorzugt mehr Replikate, wird/werden pro Klon verwendet. Mindestens ein, bevorzugt mehr relevante kommerzielle Kultivare werden als Kontrollen verwendet. Nebenreihen mit kommerziellen Kultivaren werden bevorzugt einbezogen, um Nebenwirkungen zu vermeiden. Die relevanten Pflanzenmerkmale, wie im Produktprofil definiert (z. B. Kochen, Braten, Chips-Herstellung, Stärkegehalt usw.), werden beurteilt. Ebenfalls beurteilt werden der Knollenertrag pro Grundstück sowie die innewohnenden relevanten Knollenmerkmale, wie im Produktprofil definiert. Solche Beurteilungen werden für Familiencharakterisierung und Nachkommenschaftsselektion verwendet. Diese Versuche werden jedes Jahr wiederholt, bevorzugt an Orten auf beiden Halbkugeln, um kontinuierlich die Vorfahreneigenschaften von im Feld angebauten Pflanzen zu selektieren. In späteren Stadien, wenn Hybride erhalten werden, die im Hinblick auf kommerzielle Einführung getestet werden, werden die Beurteilungsversuche auf mindestens zwei, bevorzugt mehr, Replikate auf Grundstückgrößen von mindestens einem, bevorzugt mehr m2, und an zwei, bevorzugt mehr, Orten erweitert, bevorzugt in Zielmärkten aber nicht beschränkt auf diese.
7. Testkreuzungen mit F4-Samen und Feidversuche
Bald nach dem Sammeln der F4-Nachkommensamen der selektierten selbstbefruchteten F3-Pflanzen werden mindestens fünfzig, bevorzugt mehr, dieser Samen ausgesät. Gegebenenfalls kann diese Aussaat in einem beheizten Gewächshaus erfolgen. Die Setzlinge werden bevorzugt in kleine Töpfe ungefähr 1 Monat nach der Aussaat umgesetzt und dann ein paar Wochen später im Feld an einem geeigneten Ort angepflanzt. Beurteilungen und Selektionen wie oben beschrieben werden fortgesetzt, und mindestens zwei, bevorzugt mehr selektierte F4-Pflanzen pro Population werden versuchsweise mit mindestens zwei, bevorzugt mehr anderen selektierten F4-Nachkommenpflanzen von zwei, bevorzugt mehr selektierten Eltern mit einer maximalen Anzahl kontrastierender Locus gekreuzt, um Testhybride (F4 × F4- > Hybrid) zu produzieren. Zusätzlich können mindestens zwei, bevorzugt mehr selektierte F4 Pflanzen pro Population mit mindestens einem, bevorzugt mehr diploiden Genotypen mit wünschenswerten Eigenschaften oder Merkmalen, die in den selektierten Pflanzen fehlen, gekreuzt werden, um die genetische Diversität des Zuchtkeimgewebes zu verbessern. Ferner können mindestens zwei, bevorzugt mehr selektierte F4-Pflanzen pro Population selbstbefruchtet werden, um F5-Samen zu produzieren. Darüber hinaus können Pflanzenteile von mindestens zwei, bevorzugt mehr selektierten F4-Pflanzen pro Population sterilisiert, in vitro vermehrt und mit geeigneten Chemikalien (Colchicin/Oryzalin) behandelt werden, um tetraploide F4-Genotypen zu produzieren, und Versuchskreuzungen werden mit tetraploiden F4-Pflanzen zwischen denselben Eltern wie oben beschrieben durchgeführt. Außerdem werden auf ähnliche Weise F2-Nachkommensamen ausgesät, umgepflanzt und beurteilt, gekreuzt und selbstbefruchtet aber nicht getestet/gekreuzt.
Das obige Züchtungsschema wird jedes Jahr wiederholt, wobei eine inkrementale Zunahme an Pflanzenmerkmalen wie im Produktprofil definier erzielt wird. Die Beurteilungen der Knollen von Versuchskreuzungen sind ausschlaggebend, um die allgemeinen Kombinationsfähigkeiten von Eltern zu bestimmen. Allgemeine Kombinationsfähigkeit wird hier als die durchschnittliche Leistung einer Linie in einer Serie von Kreuzungen definiert. Für jeden Markt werden mindestens zwei, bevorzugt mehr Elite-Elternlinien erzielt, die kommerzielle Hybridsamen liefern werden. Es wird erwartet, dass in fünf Jahren eine diploide oder tetraploide Hybridvarietät erzeugt wird, die so gut wie oder bevorzugt besser ist als existierende kommerzielle Hybride und die viel schneller als herkömmlich gezüchtete Varietäten vervielfältigt werden können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Genome 48, 977–984, 2005 [0225]
Dr. R. C. B. Hutten, Labor für Pflanzenzüchtung, Universität Wageningen, Niederlande [0226]
Phumichai et al. Euphytica (2006) 148:227–234 [0231]
Shen et al. 2005. Mutation Research 573:70–82 [0233]
Anithakumari et al. 2010. Mol. Breeding, 26:65–75 [0233]
BLAST. Altschul et al. 1990. J. Mol. Biol. 215:403–410 [0233]
Anithakumari et al. 2010 [0233]
Voorrips et al., EAPR-EUCARPIA Kongress „Potato Breeding after completion oft he DNA-Sequence oft he Potato Genome”, 27.–30. Juni 2010, Wageningen, Niederlande [0236]
http://edepot.wur.nl/143559, S. 42 [0236]
Anithakumari et al., 2010, und Van Os et al., Genetics 173:1075–1087, 2006 [0237]
http://www.kbioscience.co.uk/lab%20services/SNP%Genotyping/genotyping_chem istry.html [0238]
Phumichai et al. 2005 Genome 48: 977–984 [0240]
Phumichai et al. (2005) Genome Vol. 48:977–984 [0242]
Phumichai und Hosaka (2006) Euphytica 149:251–258 [0242]
Phumichai et al. (2006) Euphytica 148: 227–234 [0242]
Ronald Hutten, Laboratory for Plant Breeding, Universität Wageningen [0242]
Ronald Hutten, Laboratory for Plant Breeding, Universität Wageningen [0242]
Ronald Hutten, Laboratory for Plant Breeding, Universität Wageningen [0242]
Anithakumari A. M. et al. (2010) Molecular Breeding 26(1):65–75 [0242]
Anithakumari A. M. et al. (2010) Molecular Breeding 26(1):65–75 [0242]
Van Os, H. et al. (2006) Genetics 173(2):1075–1087 [0242]
Van Os, H. et al. (2006) Genetics 173(2):1075–1087 [0242]
Ronald Hutten, Laboratory for Plant Breeding, Universität Wageningen [0242]
Rouppe van der Voort et al. (1997) Mo Gen Genetics 255(4):438–447 [0242]

Claims

Diploide, fertile, selbstkompatible und im Wesentlichen homozygote Kartoffellinie der Spezies Solanum tuberosum, umfassend Pflanzen mit einem durchschnittlichen Knollenertrag, ausgedrückt in Gramm Frischgewicht, von mindestens 200 Gramm pro Pflanze, erhältlich durch mehrere Generationen von Selbstbefruchtung und Rückkreuzung.
Kartoffellinie nach Anspruch 1, wobei die Linie zusätzlich zu dem Knollenertrag mindestens eines, bevorzugter mindestens 2, 3, 4, 5 oder 6 agronomisch wünschenswerte Merkmale umfasst, bevorzugt wobei das mindestens eine agronomisch wünschenswerte Merkmal ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Insektentoleranz, Nematodentoleranz, Krankheitstoleranz (einschließlich aber nicht beschränkt auf Resistenz gegen Schorf, verursacht durch Streptomyces spp, Mehltau, Rhizoctonia, Silberschorf, Phytophthora infestans), Herbizidtoleranz, Kältetoleranz, Dürretoleranz, Nässetoleranz, Toleranz gegen Trocken- und Nassfäule, Salinitätstoleranz und Frostsüßeresistenz.
Kartoffellinie nach Anspruch 1 oder 2, wobei Pflanzen der Linie, wenn voll entwickelt, ein durchschnittliches Frischgewicht von Blattwerk und Sprossen von mindestens 500 Gramm pro Pflanze erreichen.
Pflanze einer Linie nach einem der Ansprüche 1–3.
Samen einer Pflanze nach Anspruch 4, bevorzugt wobei der Samen ein uniformer hybrider Kartoffelsamen ist.
Diploide, fertile, selbstkompatible und im Wesentlichen homozygote Kartoffelzuchtlinie der Spezies Solanum tuberosum, umfassend Pflanzen mit einem durchschnittlichen Knollenertrag, ausgedrückt in Gramm Frischgewicht, von mindestens 200 Gramm pro Pflanze, erhältlich durch die folgenden Schritte, umfassend: (a) Bereitstellen einer ersten Kartoffelpflanze, wobei die erste Kartoffelpflanze eine Pflanze einer ersten diploiden, selbstkompatiblen, fertilen und im Wesentlichen homozygoten Kartoffellinie ist; (b) Bereitstellen einer zweiten Kartoffelpflanze, wobei die zweite Kartoffelpflanze eine Pflanze einer diploiden oder tetraploiden Kartoffellinie der Spezies Solanum tuberosum ist, die ein beliebiges Niveau an Homozygosität haben kann, wobei die Linie der zweiten Kartoffelpflanze Pflanzen mit einem durchschnittlichen Knollenertrag, ausgedrückt in Gramm Frischgewicht, von mindestens 200 Gramm pro Pflanze umfasst; (c) Fremdbestäubung der ersten und zweiten Kartoffelpflanze, um Samen bereitzustellen und die Samen zu sammeln, um so eine Nachkommengeneration in Form eines hybriden Nachkommensamens bereitzustellen; (d) Anbauen des hybriden Nachkommensamens zu einer Population hybrider Nachkommenkartoffelpflanzen und Selektieren aus den Populationen von Pflanzen, die Knollen mit einem Ertrag, ausgedrückt in Gramm Frischgewicht, von mindestens 200 Gramm pro Pflanze, produzieren, und (e) Selbstbefruchtung der hybriden Nachkommenkartoffelpflanze oder die Rückkreuzung der hybriden Nachkommenkartoffelpflanze zu einer Kartoffelpflanze der Linie der ersten Kartoffelpflanze über zwischen 1 bis 8 Selbstbestäubungen oder Rückkreuzungen, und Auswählen von Pflanzen die fertile Nachkommen produzieren, um so eine diploide, selbstkompatible und im Wesentlichen homozygote Kartoffelzuchtlinie der Spezies Solanum tuberosum bereitzustellen, umfassend Pflanzen mit einem durchschnittlichen Knollenertrag, ausgedrückt in Gramm Frischgewicht, von mindestens 200 Gramm pro Pflanze.
Diploide Kartoffelzuchtlinie nach Anspruch 6, wobei die Schritte a–e wiederholt werden, und wobei Schritt b die Bereitstellung einer zweiten Kartoffelpflanze umfasst, wobei die zweite Kartoffelpflanze ein Donor für ein zusätzliches agronomisch wünschenswertes Merkmal ist.
Diploide Kartoffelzuchtlinie nach Anspruch 7, wobei das Merkmal ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Insektentoleranz, Nematodentoleranz, Krankheitstoleranz (einschließlich aber nicht beschränkt auf Resistenz gegen Schorf, verursacht durch Streptomyces spp, Mehltau, Rhizoctonia, Silberschorf, Phytophthora infestans), Herbizidtoleranz, Kältetoleranz, Dürretoleranz, Nässetoleranz, Toleranz gegen Trocken- und Nassfäule, Salinitätstoleranz und Frostsüßeresistenz.
Diploide Kartoffelzuchtlinie nach einem der Ansprüche 6–8, wobei die erste Kartoffelpflanze eine Pflanze der Kartoffellinie NCIMB 41663, NCIMB 41664, NCIMB 41665 oder NCIMB 41765 ist, wobei repräsentative Samen der Linie bei NCIMB, Aberdeen, Schottland unter der Züchterreferenz AGVD1, AGVD2, AGVD3 bzw. AGVD17 hinterlegt wurden.
Diploide Kartoffelzuchtlinie nach einem der Ansprüche 6–9, wobei die zweite Kartoffelpflanze eine Pflanze einer zweiten diploiden, fertilen, selbstkompatiblen und im Wesentlichen homozygoten Kartoffellinie ist, oder wobei die zweite Kartoffelpflanze eine Pflanze einer zweiten diploiden, fertilen, selbstinkompatiblen Kartoffellinie ist.
Diploide Kartoffelzuchtlinie nach einem der Ansprüche 6–10, wobei die Linie eine Elitelinie ist.
Hybrider Kartoffelsamen, erhältlich durch Kreuzung von Pflanzen einer ersten und zweiten diploiden Kartoffelzuchtlinie nach einem der Ansprüche 6–11, wobei die Pflanzen der ersten und zweiten diploiden Kartoffelzuchtlinie mindestens 20% kontrastierende homozygote Loci, bestimmbar durch molekulare Markeranalyse, enthalten.
Uniformer hybrider Kartoffelsamen, erhältlich durch die folgenden Schritte, umfassend: (a) Bereitstellen einer ersten diploiden, fertilen, selbstkompatiblen und im Wesentlichen homozygoten Kartoffelpflanze, (b) Bereitstellen einer zweiten diploiden, fertilen, selbstkompatiblen und im Wesentlichen homozygoten Kartoffelpflanze, wobei die erste und zweite Pflanze mindestens 20% kontrastierende homozygote Loci, bestimmbar durch molekulare Markeranalyse, enthalten, wobei die erste und/oder zweite Kartoffelpflanze einen durchschnittlichen Knollenertrag, ausgedrückt in Gramm Frischgewicht, von mindestens 200 Gramm pro Pflanze aufweist, und (c) Fremdbestäubung der ersten und zweiten Kartoffelpflanze, wobei es einer der Elternpflanzen ermöglicht wird, Beeren mit Samen zu produzieren, und Sammeln der Samen von den Beeren, um eine Nachkommengeneration in Form eines hybriden Nachkommensamens bereitzustellen.
Uniformer hybrider Kartoffelsamen nach Anspruch 13, wobei mindestens eine der ersten und zweiten Kartoffelpflanzen mindestens ein agronomisch wünschenswertes Merkmal umfasst, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Insektentoleranz, Nematodentoleranz, Krankheitstoleranz (einschließlich aber nicht beschränkt auf Resistenz gegen Schorf, verursacht durch Streptomyces spp, Mehltau, Rhizoctonia, Silberschorf, Phytophthora infestans), Herbizidtoleranz, Kältetoleranz, Dürretoleranz, Nässetoleranz, Toleranz gegen Trocken- und Nassfäule, Salinitätstoleranz und Frostsüßeresistenz, wobei bevorzugt die erste Kartoffellinie eine diploide, selbstkompatible und im Wesentlichen homozygote Nachkommenkartoffelpflanze ist, die das Sli-Gen umfasst, bevorzugt wobei die erste Kartoffelpflanze eine Pflanze der Kartoffellinien NCIMB 41663, NCIMB 41664, NCIMB 41665 oder NCIMB 41765, wobei repräsentative Samen der Linien bei NCIMB, Aberdeen, Schottland hinterlegt wurden, oder eine diploide, selbstkompatible und im Wesentlichen homozygote Nachkommenkartoffelpflanze davon ist, und/oder bevorzugt wobei die zweite Kartoffelpflanze eine Pflanze einer zweiten diploiden, selbstkompatiblen und im Wesentlichen homozygoten Kartoffellinie ist, wobei die Kartoffellinie bevorzugt ein zusätzliches agronomisch wünschenswertes Merkmal aufweist.
Samen der Kartoffellinien NCIMB 41663, NCIMB 41664, NCIMB 41665 oder NCIMB 41765, wobei repräsentative Samen der Linien bei NCIMB, Aberdeen, Schottland hinterlegt wurden.
Hybride Kartoffelpflanze oder ein Teil davon, produziert durch Anbauen des Samens nach einem der Ansprüche 5 oder 12–15.
Pollen oder eine Eizelle, eine Knolle oder eine Gewebekultur der Pflanze nach Anspruch 16.
Kartoffelpflanze, regeneriert aus der Gewebekultur nach Anspruch 17, wobei die regenerierte Kartoffelpflanze alle physiologischen und morphologischen Eigenschaften der Kartoffelpflanze nach Anspruch 16 aufweist.
Satz von mindestens zwei miteinander kreuzbaren homozygoten diploiden, fertilen, selbstkompatiblen und im Wesentlichen homozygoten Kartoffellinien, umfassend Pflanzen mit einem durchschnittlichen Knollenertrag, ausgedrückt in Gramm Frischgewicht, von mindestens 200 Gramm pro Pflanze nach einem der Ansprüche 1–3, wobei sich jede der Linien von einer anderen Linie in dem Satz dadurch unterscheidet, dass sie mindestens 20% kontrastierende homozygote Loci, bestimmbar durch molekulare genetische Markeranalyse, aufweist.
Diploide, fertile, selbstkompatible und im Wesentlichen homozygote Kartoffellinie, umfassend Pflanzen mit einem durchschnittlichen Knollenertrag, ausgedrückt in Gramm Frischgewicht, von mindestens 200 Gramm pro Pflanze, erhältlich durch: (a) Bereitstellen einer ersten Kartoffelpflanze, wobei die erste Kartoffelpflanze eine Pflanze einer ersten diploiden, selbstkompatiblen, fertilen und im Wesentlichen homozygoten Kartoffellinie ist; (b) Bereitstellen einer zweiten Kartoffelpflanze, wobei die zweite Kartoffelpflanze eine Pflanze mit einem durchschnittlichen Knollenertrag, ausgedrückt in Gramm Frischgewicht, von mindestens 200 Gramm pro Pflanze, ist; (c) Fremdbestäubung der ersten und zweiten Kartoffelpflanze, wobei es einer der Elternpflanzen ermöglicht wird, Beeren mit Samen zu produzieren, und das Sammeln der Samen von den Beeren, um eine Nachkommengeneration in Form eines hybriden Nachkommensamens bereitzustellen; (d) Anbauen des hybriden Nachkommensamens zu einer hybriden Nachkommenkartoffelpflanze, (e) Rückkreuzung der hybriden Nachkommenkartoffelpflanze zu einer Kartoffelpflanze der Linie der ersten Kartoffelpflanze und Selektieren einer Pflanze von den so erzeugten Nachkommenpflanzen, die diploid, selbstkompatibel und wuchskräftig ist, indem sie Knollen mit einem Ertrag, ausgedrückt in Gramm Frischgewicht, von mindestens 200 Gramm pro Pflanze produziert, und (f) Selbstbefruchtung der diploiden, selbstkompatiblen und wuchskräftigen Pflanze über zwischen 1 bis 8 Generation unter Selektion im Hinblick auf Selbstkompatibilität und Wuchskraft, wie in (e) definiert.
Hybrider Kartoffelsamen, der, wenn ausgesät, eine diploide, fertile, selbstkompatible und im Wesentlichen heterozygote Kartoffelpflanze mit einem durchschnittlichen Knollenertrag, ausgedrückt in Gramm Frischgewicht, von mindestens 200 Gramm pro Pflanze produziert, wobei die Pflanze erhältlich ist durch: (a) Bereitstellen einer ersten diploiden, fertilen, selbstkompatiblen und im Wesentlichen homozygoten Kartoffellinie, umfassend Pflanzen mit einem durchschnittlichen Knollenertrag, ausgedrückt in Gramm Frischgewicht, von mindestens 200 Gramm pro Pflanze, (b) Bereitstellen einer zweiten diploiden, fertilen, selbstkompatiblen und im Wesentlichen homozygoten Kartoffellinie, umfassend Pflanzen mit einem durchschnittlichen Knollenertrag, ausgedrückt in Gramm Frischgewicht, von mindestens 200 Gramm pro Pflanze, wobei die erste und zweite Pflanze mindestens 20% kontrastierende homozygote Loci, bestimmbar durch molekulare Markeranalyse, aufweisen, und (c) Fremdbestäubung der ersten und zweiten Kartoffelpflanze, wobei es mindestens einer der Elternpflanzen ermöglicht wird, Beeren mit Samen zu produzieren, und Sammeln der Samen von den Beeren, eine Nachkommengeneration in Form eines hybriden Nachkommensamens bereitzustellen.